ANALIZA ZMIAN OBJĘTOŚCI GYTII DETRYTUSOWEJ W PROCESIE WYSYCHANIA 1

Transkrypt

1 ZESZYTY PROBLEMOWE POSTĘPÓW NAUK ROLNICZYCH 2007 z. 519: ANALIZA ZMIAN OBJĘTOŚCI GYTII DETRYTUSOWEJ W PROCESIE WYSYCHANIA 1 ElŜbieta Biernacka, Grzegorz Kurzawski Katedra InŜynierii Wodnej i Rekultywacji Środowiska, Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego w Warszawie Wstęp Gytie, będące organicznymi lub mineralno-organicznymi osadami jeziornymi pochodzenia sedymentacyjnego, spotyka się na obszarze północnej Polski, głównie w licznych polodowcowych zbiornikach wodnych, na terenach zlodowacenia bałtyckiego [ILNICKI 2002]. W utworach gytiowych podczas zmniejszania się ich uwilgotnienia zachodzą ubytki objętości zwane kurczeniem [MARKOWSKI 1971]. Wskutek utraty wody następuje zagęszczenie masy glebowej, co prowadzi do pionowych ruchów gleby (osiadania) oraz w niektórych przypadkach tworzenia się szczelin [UGLLA 1968; JURCZUK 2000]. Pionowe ruchy powierzchni oraz szczeliny glebowe wpływają w sposób istotny na ruch wody w profilu glebowym. Dotychczasowe badania kurczliwości utworów gytiowych dotyczyły głównie ustalenia rozmiarów kurczliwości [UGLLA 1968; MARKOWSKI 1971; OLKOWSKI 1971], natomiast nie prowadzono badań dotyczących przebiegu zmian objętości gytii w procesie wysychania. W glebach mineralnych i torfowomurszowych do opisu przebiegu zmian objętości gleby wywołanych zmianami jej uwilgotnienia wykorzystuje się tzw. krzywą kurczenia [OLESZCZUK i in. 1996; SZATYŁOWICZ i in. 1996] oraz wskaźnik zmian geometrii próbki glebowej określający kierunek zmian w procesie kurczenia (kurczenie izotropowe lub anizotropowe) [BRONSWIJK 1990; OLESZCZUK i in. 2003]. Celem badań była analiza charakterystyk kurczenia (krzywa kurczenia, wskaźnik zmian geometrii) w charakterystycznych warstwach profilu gleby gytiowo-murszowej wytworzonej z gytii detrytusowej. Materiał i metodyka badań Badaniami objęto profil gleby gytiowo-murszowej, zlokalizowany na terenie gytiowiska Gązwa na obszarze Pojezierza Mrągowskiego. Gytiowisko to powstało w wyniku sztucznego odwodnienia jeziora Stamy w 1860 r. W 1910 r. teren ten został odwodniony systematyczną siecią rowów o rozstawie 20 m, a 1 Praca naukowa finansowana ze środków Komitetu Badań Naukowych w latach jako projekt badawczy No 2 P06S

2 20 E. Biernacka, G. Kurzawski wody odprowadzane były do jeziora Juno. Wskutek braku konserwacji urządzeń melioracyjnych oraz stałego osiadania gytii, obiekt stopniowo ulegał ponownemu zabagnianiu [UGGLA 1968]. Przeprowadzona w 1970 roku modernizacja urządzeń melioracyjnych zapewniła prawidłowe ich funkcjonowanie. Obecnie urządzenia melioracyjne nie są konserwowane, a obszar gytiowiska jest uŝytkowany jako ekstensywne łąki, miejscami ulegające zakrzaczeniu. Powierzchnia gytiowiska Gązwa wynosi 104 ha, a miąŝszość złoŝa przekracza miejscami 10 m. ZłoŜa te zbudowane są głównie z gytii detrytusowej podścielonej gytią wapienną na złoŝach gytii ilastej lub detrytusowo-ilastej. Na obiekcie występują gleby gytiowo-murszowe wytworzone z gytii detrytusowej. Warstwa murszu charakteryzuje się strukturą blaszkowatą lub płytkowatą, a jej miąŝszość wynosi nawet 40 cm. W niektórych miejscach gytiowiska w warstwie murszu występuje frakcja piasku lub pyłu naniesiona wskutek procesów deluwialnych [UGGLA 1968] lub w wyniku działalności człowieka poprzez napiaszczenie tych gleb [ŁACHACZ 2005]. Badania zmian objętości przeprowadzono na próbkach pobranych z warstw profilu gleby gytiowo-murszowej, w którym wyróŝniono warstwę napiaszczonego murszu wytworzonego z gytii detrytusowej, o miąŝszości 20 cm, podścieloną gytią detrytusową (wg. klasyfikacji OKRUSZKO [1976]). Próbki gleby o nienaruszonej strukturze pobrano do stalowych cylindrów o objętości 498,7 cm 3 (wysokość 8,2 cm i średnica 8,8 cm) z następujących głębokości: 10-20, 30-40, i cm w trzech powtórzeniach. RównieŜ z tych warstw pobrano próbki gleby o naruszonej strukturze w celu pomiaru popielności i gęstości fazy stałej. Poszczególne oznaczenia przeprowadzono następującymi metodami [MACIAK, LIWSKI 1996]: - rodzaj gytii oznaczono metodą laboratoryjną za pomocą analizy mikroskopowej, - popielność przez spalanie próbki w temperaturze 550 C, - gęstość fazy stałej metodą kolb miarowych z uŝyciem alkoholu etylowego. Próbki glebowe pobrane do cylindrów nasycono do pełnej pojemności wodnej i poddano procesowi wysychania w temperaturze ok. 20 C, podczas którego wykonywano systematyczne pomiary ich masy, średnicy i wysokości. Pomiary średnicy i wysokości wykonywano przy uŝyciu suwmiarki elektronicznej o dokładności pomiaru 0,01 mm. KaŜdorazowo wykonywano 18 pomiarów wysokości i 6 pomiarów średnicy próbki glebowej. Po około 6 tygodniach próbki wysuszono w temperaturze 105 C w celu określenia masy fazy stałej. W celu oceny kurczliwości badanych utworów wykorzystano wskaźniki kurczliwości objętościowej (całkowitej), pionowej i poziomej, które obliczono z następujących wzorów [ILNICKI 1967]: - wskaźnik kurczliwości objętościowej (K): K Vs Vo = 100 (%) (1) V s - wskaźnik kurczliwości pionowej (K v ): hs ho Kv = 100 (%) (2) h s

3 ANALIZA ZMIAN OBJĘTOŚCI GYTII DETRYTUSOWEJ wskaźnik kurczliwości poziomej (K h ): K h ds do = 100 (%) (3) d s gdzie: V s objętość próbki gleby w stanie pełnego nasycenia (L 3 ), V o objętość próbki gleby po wysuszeniu w temperaturze 105 C (L 3 ), h s wysokość próbki gleby w stanie pełnego nasycenia (L), h o wysokość próbki gleby po wysuszeniu w temperaturze 105 C (L), d s średnica próbki gleby w stanie pełnego nasycenia (L), średnica próbki gleby po wysuszeniu w temperaturze 105 C (L). d o Do opisu zmian objętości gleby w procesie wysychania wykorzystano tzw. krzywą kurczenia, którą przedstawiono w formie zaleŝności pomiędzy odwrotnością gęstości gleby (stosunek masy fazy stałej do objętości próbki gleby w stanie pełnego nasycenia) a wilgotnością wagową (stosunek masy wody do masy fazy stałej gleby). W celu określenia kierunku zmian objętości gleby w procesie wysychania (kurczenie izotropowe lub anizotropowe) obliczono tzw. wskaźnik zmian geometrii (r s ), wykorzystując następujący wzór zaproponowany przez BRONSWIJKA [1990] i zmodyfikowany przez KIMA i in. [1992]: V h r (4) s ( s,k) = log k log k Vs hs gdzie: r s (s, k) wskaźnik zmian geometrii przy zmianie uwilgotnienia gleby od stanu pełnego nasycenia (s) do stanu uwilgotnienia (k), V s, V k objętość próbki glebowej odpowiednio przy stanie pełnego nasycenia (s) i przy uwilgotnieniu (k), h s, h k wysokość próbki glebowej odpowiednio przy stanie pełnego nasycenia (s) i przy uwilgotnieniu (k). W przypadku, gdy wskaźnik zmian geometrii przyjmuje wartość równą 3, kurczenie próbki glebowej odbywa się izotropowo. Osiadanie gleby bez powstawania szczelin ma miejsce, gdy r s = 1. Natomiast, gdy wartość r s zawiera się w przedziale od 1 do 3, wówczas proces osiadania przewaŝa nad procesem tworzenia się szczelin. W przypadku wzrostu wartości tego wskaźnika powyŝej 3, proces tworzenia się szczelin dominuje nad procesem osiadania. Do obliczeń wskaźników kurczliwości, krzywej kurczenia oraz wskaźnika zmian geometrii wykorzystano średnie wartości wysokości i średnicy próbek glebowych. Wyniki i dyskusja Wyniki pomiarów podstawowych właściwości fizycznych badanych utworów glebowych zestawiono w tabeli 1. Gęstość gleby określono jako stosunek masy fazy stałej próbki gleby do jej początkowej objętości (przy stanie

4 22 E. Biernacka, G. Kurzawski pełnego nasycenia), a porowatość na podstawie zaleŝności pomiędzy gęstością gleby i jej gęstością fazy stałej [ILNICKI 2002]. Analizując uzyskane wyniki moŝna stwierdzić, Ŝe warstwa napiaszczonego murszu detrytusowego charakteryzuje się największą popielnością, gęstością fazy stałej i gęstością gleby. W warstwach gytii wielkości te były zdecydowanie niŝsze, przy czym w przypadku popielności obserwuje się jej wzrost wraz ze wzrostem głębokości poboru próbki. Pomierzone wartości gęstości w warstwie cm były nieco niŝsze od wartości pomierzonych w pozostałych warstwach gytii. Określone wartości porowatości gytii kształtowały się w granicach 94-95% i były zdecydowanie wyŝsze od wartości porowatości w warstwie murszu (81%). Pomierzone wartości popielności, gęstości fazy stałej oraz porowatości dla gytii detrytusowej są porównywalne z wartościami publikowanymi w literaturze dla tego typu utworów [MACIAK 1969; MARKOWSKI 1971; OLKOWSKI 1971; MYŚLIŃSKA 2001]. Podstawowe właściwości fizyczne gleby Basic physical properties of the soil Tabela 1; Table 1 Głębokość Depth (cm) Popielność Ash content (% s.m.; DM) Gęstość gleby Bulk density (g cm -3 ) Gęstość fazy stałej Solid phase density (g cm -3 ) Porowatość Porosity (cm 3 cm -3 ) ,48 0,376 1,984 0, ,06 0,083 1,411 0, ,10 0,067 1,385 0, ,89 0,085 1,420 0,9401 Na rys. 1 przedstawiono przykładowe wyniki pomiarów wysokości i średnicy próbek glebowych pobranych z warstwy napiaszczonego murszu detrytusowego i warstwy gytii z głębokości cm w funkcji wilgotności wagowej. Wraz z ubytkiem wilgoci z gleby obserwowano znaczące zmniejszanie się wysokości i średnicy badanych próbek glebowych, przy czym znacznie większe zmiany pomierzono w próbkach gytii. Zmiany wilgotności gleby w przedziale od pełnej pojemności wodnej do stanu całkowicie suchego spowodowały zmniejszenie wysokości próbek gytii o 59 mm i średnicy o 46 mm, podczas gdy w próbkach murszu zmiany te wynosiły odpowiednio: 28 mm dla wysokości i 12 mm dla średnicy. W tabeli 2 przedstawiono wyniki pomiarów wskaźników kurczliwości pionowej, poziomej i objętościowej dla poszczególnych warstw badanego profilu glebowego. Analizując uzyskane wyniki moŝna stwierdzić, Ŝe warstwy gytii detrytusowej wykazują prawie dwa razy większą wartość kurczliwości objętościowej (ok. 93%) w porównaniu z warstwą napiaszczonego murszu (46,5%). RównieŜ pomierzone wartości wskaźników kurczliwości pionowej i poziomej dla gytii są znacznie wyŝsze od wartości dla murszu. NaleŜy podkreślić, Ŝe wartości wskaźników kurczliwości pionowej są wyŝsze od wskaźników kurczliwości poziomej, co świadczy o anizotropowym charakterze procesu kurczenia. Porównując wartości wskaźników kurczliwości dla warstw gytii z wartościami jej popielności (tab. 1) moŝna wnioskować, Ŝe kurczliwość tych utworów nie zaleŝy od ich popielności. Pomierzone wartości wskaźnika kurczliwości objętościowej w warstwach gytii są porównywalne z wartościami publikowanymi w literaturze [MARKOWSKI 1971; OLKOWSKI 1971; MYŚLIŃSKA 2001].

5 ANALIZA ZMIAN OBJĘTOŚCI GYTII DETRYTUSOWEJ wilgotność wagowa (g g -1 ); gravimetric moisture content (g g -1 ) Rys. 1. Fig. 1. Pomierzone wartości wysokości/średnicy próbek murszu i gytii w funkcji wilgotności wagowej Measured height/diameter values of moorsh and gyttja samples as a function of gravimetric moisture content Wyniki pomiarów kurczliwości gleby The results of soil shrinkage measurements Tabela 2; Table 2 Głębokość Depth Kurczliwość pionowa Vertical shrinkage K v Kurczliwość pozioma Horizontal shrinkage K h Kurczliwość objętościowa Volumetric shrinkage K (cm) (%) (%) (%) ,50 13,51 46, ,47 51,08 92, ,43 51,47 93, ,79 48,80 92,08 Na rys. 2 i 3 przedstawiono wyniki pomiarów krzywych kurczenia oraz zaleŝności wskaźnika zmian geometrii w funkcji wilgotności wagowej badanych utworów glebowych. W przypadku krzywych kurczenia gleb mineralnych moŝna wyróŝnić maksymalnie cztery następujące fazy kurczenia [SZATYŁOWICZ i in. 1996]: - faza kurczenia strukturalnego, występująca w najwyŝszym zakresie uwilgotnienia, w której ubytek objętości wody jest znacznie większy niŝ odpowiadająca jemu zmiana objętości gleby, - faza kurczenia normalnego, w której zmiana objętości gleby jest równa utracie objętości wody, a objętość powietrza w glebie podczas tej fazy jest wielkością stałą,

6 24 E. Biernacka, G. Kurzawski - faza kurczenia resztkowego, w której utrata objętości wody przewyŝsza zmianę objętości gleby, powodując wzrost wypełnienia porów powietrzem, - faza kurczenia zerowego, w której nie występuje dalsza zmiana objętości gleby, a jedynie utrata wilgotności na skutek dalszego jej odwodnienia. wilgotność wagowa (g g -1 ); gravimetric moisture content (g g -1 ) Rys. 2. Fig. 2. Pomierzone krzywe kurczenia (a) i zaleŝności wskaźnika zmian geometrii od wilgotności (b) w warstwie napiaszczonego murszu (10-20 cm) i gytii detrytusowej (30-40 cm) Measured shrinkage characteristic curves (a) and the relationships between shrinkage geometry factor and moisture content (b) in silted moorsh layer (10-20 cm) and detrital gyttja (30-40 cm) Analizując uzyskane wyniki pomiarów krzywych kurczenia moŝna stwierdzić, Ŝe w warstwach gytii przebiegi krzywych są zbliŝone i w bardzo duŝym zakresie zmian wilgotności gleby pokrywają się z linią saturacji, co oznacza, Ŝe nie obserwuje się fazy kurczenia strukturalnego, a proces zmian objętości gytii rozpoczyna się natychmiast wraz z utratą wody przez próbkę glebową. W procesie kurczenia moŝna wyróŝnić fazę kurczenia normalnego, która występuje w bardzo szerokim zakresie zmian uwilgotnienia gleby (od pełnej pojemności wodnej do uwilgotnienia ok. 1 g g -1 ) i fazę kurczenia resztkowego występującą przy uwilgotnieniu gytii mniejszym od 1 g g -1. NaleŜy podkreślić, Ŝe w fazie kurczenia normalnego objętość powietrza w gytii jest praktycznie równa zeru. Kształt charakterystyki kurczenia gytii detrytusowej jest podobny do obserwowanej charakterystyki kurczenia w bezstrukturalnych iłach [SZATYŁOWICZ i in. 1996]. Wyniki pomiarów krzywych kurczenia dla próbek pobranych z warstwy

7 ANALIZA ZMIAN OBJĘTOŚCI GYTII DETRYTUSOWEJ napiaszczonego murszu charakteryzują się znacznie większym rozrzutem, co mogło być spowodowane róŝną zawartością frakcji mineralnych w badanych próbkach. W procesie kurczenia murszu moŝna wyróŝnić fazy kurczenia strukturalnego, normalnego i resztkowego. Faza kurczenia normalnego obejmuje największy zakres zmian uwilgotnienia murszu i przebiega w warunkach występowania znacznej zawartości powietrza w glebie. Pomierzony przebieg krzywej kurczenia dla murszu gytiowego jest zbliŝony do przebiegu obserwowanego w strukturalnych glinach cięŝkich [SZATYŁOWICZ i in. 1996]. wilgotność wagowa (g g -1 ); gravimetric moisture content (g g -1 ) Rys. 3. Fig. 3. Pomierzone krzywe kurczenia (a) i zaleŝności wskaźnika zmian geometrii od wilgotności (b) w warstwach gytii detrytusowej z głębokości i cm Measured shrinkage characteristic curves (a) and the relationships between shrinkage geometry factor and moisture content (b) in detrital gyttja collected from depth and cm Na rys. 2b i 3b przedstawiono pomierzone wartości wskaźnika zmian geometrii dla rozpatrywanych utworów glebowych w funkcji ich wilgotności wagowej. Z przedstawionych danych pomiarowych wynika, Ŝe w utworach gytiowych wartość wskaźnika jest zaleŝna od wilgotności gleby. W zakresie największych wartości uwilgotnienia (bliskich stanowi pełnego nasycenia) zaobserwowano jedynie osiadanie powierzchni próbek glebowych, o czym świadczy wartość wskaźnika zmian geometrii bliska jedności. W miarę dalszej utraty wody przez gytię wartość wskaźnika r s systematycznie wzrasta osiągając w końcowej fazie procesu kurczenia normalnego wartości w przedziale od około

8 26 E. Biernacka, G. Kurzawski 2,0 do 2,1. W fazie kurczenia resztkowego następuje znaczny wzrost wartości wskaźnika zmian geometrii i w warunkach braku wody w glebie wartości r s kształtują się w przedziale od 2,1 do 2,2. Pomierzone wartości wskaźnika zmian geometrii świadczą o tym, Ŝe proces kurczenia gytii nie przebiega izotropowo. Zmiany objętości gytii w wyniku osiadania powierzchni są większe od zmian objętości powodowanych tworzącymi się szczelinami. W przypadku próbek napiaszczonego murszu obserwuje się znaczny rozrzut pomierzonych wartości wskaźnika zmian geometrii oraz stosunkowo słabą zaleŝność od uwilgotnienia gleby. Średnia wartość r s wynosi ok. 2, co oznacza, Ŝe zmiany objętości gleby wywołane osiadaniem są większe od zmian objętości powodowanych tworzącymi się szczelinami. Wnioski Na podstawie przeprowadzonych badań moŝna sformułować następujące wnioski: 1. W procesie kurczenia gytii detrytusowej moŝna wyróŝnić fazę kurczenia normalnego, która występuje w zakresie zmian uwilgotnienia gleby od pełnej pojemności wodnej do uwilgotnienia ok. 1 g g -1 i fazę kurczenia resztkowego, występującą przy uwilgotnieniu gytii mniejszym od 1 g g -1. W fazie kurczenia normalnego zmiana objętości gytii odpowiada utracie objętości wody, a objętość powietrza w glebie jest praktycznie równa zeru. Brak fazy kurczenia strukturalnego świadczy o tym, Ŝe proces zmian objętości gytii rozpoczyna się wraz z utratą wody przez próbkę glebową. 2. Proces kurczenia gytii detrytusowej przebiega anizotropowo. W warunkach uwilgotnienia bliskiego stanu pełnego nasycenia obserwuje się jedynie osiadanie powierzchni gleby (wartość wskaźnika zmian geometrii bliska jedności). W miarę dalszej utraty wody przez gytię wartość wskaźnika zmian geometrii znacznie wzrasta i osiąga w końcowej fazie procesu kurczenia wartość około 2,1-2,2, co oznacza przewagę osiadania powierzchni gleby nad zjawiskiem tworzenia się szczelin. 3. Przebieg zmian objętości napiaszczonego murszu gytiowego w procesie kurczenia jest róŝny od przebiegu obserwowanego w gytii. W procesie kurczenia murszu moŝna wyróŝnić fazy kurczenia strukturalnego, normalnego i resztkowego. Faza kurczenia normalnego przebiega w warunkach występowania znacznej zawartości powietrza w glebie. Zmiany objętości gleby wywołane osiadaniem są większe od zmian objętości powodowanych tworzącymi się szczelinami w zakresie zmian uwilgotnienia murszu od stanu pełnego nasycenia do stanu całkowicie suchego. 4. Gytia detrytusowa charakteryzuje się bardzo duŝą kurczliwością, o czym świadczą pomierzone wartości współczynnika kurczliwości objętościowej wynoszące ok. 93%. Kurczliwość napiaszczonego murszu jest prawie dwukrotnie niŝsza od kurczliwości gytii.

9 ANALIZA ZMIAN OBJĘTOŚCI GYTII DETRYTUSOWEJ Literatura BRONSWIJK J.J.B Shrinkage geometry of a heavy clay soil at various stresses. Soil Sci. Soc. Am. J. 54: ILNICKI P Kurczliwość torfów w czasie suszenia w zaleŝności od ich struktury i właściwości fizycznych. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 76: ILNICKI P Torfowiska i torf. Wyd. AR w Poznaniu: 606 ss. JURCZUK S Wpływ regulacji stosunków wodnych na osiadanie i mineralizację gleb organicznych. Bibl. Wiad. IMUZ nr 96: 120 ss. KIM D.J., VEREECKEN H., FEYEN J., BOELS D., BRONSWIJK J.J.B On the characterization of properties of an unripe marine clay soil. Shrinkage processes of an unripe marine clay soil in relation to physical ripening. Soil Sci. 153: ŁACHACZ A Informacja ustna. MACIAK F Zagospodarowanie i uŝytkowanie rolnicze torfowisk. Wyd. SGGW, 166 ss. MACIAK F., LIWSKI S Ćwiczenia z torfoznawstwa. Wyd. VI, SGGW-AR: 128 ss. MARKOWSKI S Wstępne badania kurczliwości osadów gytii. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 107: MYŚLIŃSKA E Grunty organiczne i laboratoryjne metody ich badania. Wyd. PWN, Warszawa: 208 ss. OKRUSZKO Zasady rozpoznawania i podziału gleb hydrogeniczych z punktu widzenia melioracyjnego. Bibl. Wiad. IMUZ 52: OLESZCZUK R., BOHNE K., SZATYŁOWICZ J., BRANDYK T., GNATOWSKI T Influence of load on shrinkage behaviour of peat soils. J. of Plant Nutr. and Soil Sci. 166: OLESZCZUK R., SZATYŁOWICZ J., BRANDYK T Analiza krzywych kurczenia w wybranych profilach gleb torfowo-murszowych. Przegląd Nauk. Wydz. Mel. i InŜ. Środ. SGGW 11: OLKOWSKI M Charakterystyka warunków siedliskowych i roślinności gytiowisk Pojezierza Mazurskiego oraz moŝliwość ich wykorzystania jako obiektów łąkarskich. Zesz. Probl. Post. Nauk Rol. 107: SZATYŁOWICZ J., BRANDYK T., HEWELKE P., GNATOWSKI T Description of the shrinkage characteristic in alluvial clay soils. Zeszyt. Probl. Post. Nauk Rol. 436: UGGLA H Bagienne i murszowe gleby gytiowiska Gązwa. Rocz. Glebozn. XVIII(2): Słowa kluczowe: gytia, krzywa kurczenia, wskaźnik zmian geometrii Streszczenie W pracy przedstawiono analizę charakterystyk kurczenia dla warstw gleby gytiowo-murszowej. Próbki do badań pobrano z czterech charakterystycznych warstw profilu glebowego zlokalizowanego na terenie Pojezierza Mrągowskiego

10 28 E. Biernacka, G. Kurzawski w okolicy miejscowości Gązwa. Badaniami objęto warstwę napiaszczonego murszu detrytusowego oraz trzy warstwy gytii detrytusowej. Z kaŝdej warstwy pobrano do metalowych cylindrów o objętości 498,7 cm 3 po 3 próbki o nienaruszonej strukturze. Pomiary zmian objętości gleby w procesie wysychania wykonywano przy uŝyciu suwmiarki elektronicznej. Wykonane pomiary umoŝliwiły opracowanie krzywych kurczenia oraz zaleŝności wskaźnika zmian geometrii od uwilgotnienia gleby. Na podstawie przeprowadzonych badań stwierdzono, Ŝe w procesie kurczenia gytii detrytusowej moŝna wyróŝnić fazę kurczenia normalnego i fazę kurczenia resztkowego natomiast nie obserwuje się fazy kurczenia strukturalnego. W fazie kurczenia normalnego objętość powietrza w glebie jest praktycznie równa zeru. Proces zmian objętości gytii rozpoczyna się wraz z utratą wody przez próbkę glebową i przebiega anizotropowo. W warunkach uwilgotnienia bliskiego stanowi pełnego nasycenia obserwuje się jedynie osiadanie powierzchni gleby. Przebieg zmian objętości napiaszczonego murszu gytiowego w procesie kurczenia jest róŝny od przebiegu obserwowanego w gytii. W procesie kurczenia murszu moŝna wyróŝnić fazy kurczenia strukturalnego, normalnego i resztkowego. Faza kurczenia normalnego przebiega w warunkach występowania znacznej zawartości powietrza w glebie. Zmiany objętości murszu wywołane osiadaniem są większe od zmian objętości powodowanych tworzącymi się szczelinami. Obliczone wartości wskaźnika kurczliwości objętościowej w rozpatrywanych utworach zawierają się w przedziale od 46,5% (mursz gytiowy) do 93% (gytia detrytusowa). ANALYSIS OF DETRITIAL GYTTJA VOLUME CHANGES DURING DRYING PROCESS ElŜbieta Biernacka, Grzegorz Kurzawski Department of Hydraulic Engineering and Environmental Recultivation, Warsaw Agricultural University, Warszawa Key words: gyttja, shrinkage characteristics, shrinkage geometry factor Summary Paper presents the analysis of shrinkage processes in the layers of gyttjamoorsh soil profile located in Mrągowskie Lakeland, near Gązwa village. The samples were taken from silted moorsh and three detrital gyttja layers. Undisturbed core samples of volume of cm 3 were taken from each layer in three replications. Soil volume changes during drying process (from saturation to oven-dry) were determined using electronic micrometer. On the basid of performed measurements shrinkage characteristic curves and shrinkage geometry factor, as the functions of soil moisture content, were determined. Analysis of the shrinkage characteristic curves for detrital gyttja showed that normal and residual shrinkage phases may be distinguished. During normal shrinkage phase volume of air in gyttja soil is equal to zero. The volume changes of detrital gyttja start immediately at the first water extraction at saturation and anisotropic shrinkage is observed. At the moisture content near to saturation gyttja soil subsidence was observed. The shrinkage characteristic curve of silted moorsh samples is different from the curves of gyttja soil. During

11 ANALIZA ZMIAN OBJĘTOŚCI GYTII DETRYTUSOWEJ the shrinkage process structural, normal and residual phases may be distinguished. The greater soil volume changes resulting from surface subsidence than from the volume changes caused by the cracks observed in moorsh gyttja layer. Calculated values of the volumetric shrinkage coefficient were equal to 93% for gyttja and 46.5% for moorsh soil, respectively. Prof. dr hab. ElŜbieta Biernacka Katedra InŜynierii Wodnej i Rekultywacji Środowiska Szkoła Główna Gospodarstwa Wiejskiego ul. Nowoursynowska WARSZAWA biernacka@alpha.sggw.waw.pl