تحقیقات آب و خاک ایران
سال:1388 | دوره:40 | شماره:1 |تعداد مقالات:11

با توجه به نقش و اهمیت زهکشی زیرزمینی و توجه ویژه به آن در راستای کنترل سطح ایستابی، تحقیقات گسترده ای در تمام نقاط دنیا به منظور دستیابی به راه حل های جدید و اقتصادی تر خصوصا در ارتباط با انواع لوله، مواد پوششی اطراف آنها و تکنیک های نصب و کارگذاری هر یک در حال اجرا می باشد. این تحقیق، به منظور بررسی قابلیت کاربرد پوسته برنج در زهکشی زیرزمینی به عنوان پوشش دور لوله صورت گرفته است و به این دلیل کارکرد آن با پوشش شن و ماسه مورد مقایسه قرار گرفت. به منظور شبیه سازی شرایط طبیعی اراضی زهکشی شده در آزمایشگاه و آزمایش فیلتراسیون و آبگذری پوسته برنج، از یک مخزن آب و خاک با دیواره جانبی دو جداره که علاوه بر امکان تنظیم سطح ایستابی در ارتفاع مورد نظر، بخشی از یک ترانشه زهکشی را شبیه سازی می نماید، استفاده گردید. نتایج به دست آمده از این تحقیق نشان داد که پوسته برنج حتی در تراکم های زیاد نیز دارای هدایت هیدرولیکی بالایی است که این امر می تواند متضمن کارکرد هیدرولیکی پوشش پوسته برنج باشد. همچنین در مقایسه با پوشش شن و ماسه، پوشش پوسته برنج کارکرد فیلتری مناسبی داشته است. به علاوه، اگرچه دبی زهکش با پوشش پوسته برنج کمتر از زهکش با پوشش شن و ماسه است، لیکن به دلیل هزینه بالای تهیه و حمل و نقل شن و ماسه بویژه در مناطقی که منابع قرضه از محل پروژه فاصله زیادی دارند و از طرفی در این مناطق پوسته برنج به مقدار فراوان موجود است (مانند مناطق شمالی کشور)، استفاده از پوشش پوسته برنج قابل توصیه می باشد.

هدف از انجام این تحقیق، بررسی و ارزیابی عملکرد سیستم زهکشی زیرزمینی با به کار گیری چهار نمونه از پوشش های زهکش های زیرزمینی شامل پوشش شن و ماسه موجود در منطقه، پوشش شن و ماسه استاندارد شده، پوشش مصنوعی پلی پروپیلین با شاخص منافذ 700 و پوشش مصنوعی پلی پروپیلین با شاخص منافذ 450 میکرون و مقایسه با زهکشی سنتی بر پایه پدیده جزر و مد در نخیلات آبادان بوده است. تعداد 16 لاترال (زهکش زیرزمینی) در مزرعه ای به وسعت 12 هکتار از جنوبی ترین اراضی طرح آبیاری و زهکشی نخیلات آبادان در سال 1383 اجرا و نصب گردید. تعداد چهار خط زهکش زیرزمینی با هر یک از این پوشش ها، اجرا شده و پیزومترهای لازم برای اندازه گیری مقاومت هیدرولیکی، منحنی سطح ایستابی و سایر پارامترهای مورد نیاز روی زهکش ها و در بین دو خط زهکش در فواصل 0.25، 0.50 و 0.75 در طول لاترال نصب گردید و در آنها بررسی های زیر انجام گردید: الف- بررسی عملکرد سیستم زهکشی زیرزمینی معمولی بر نوسانات سطح ایستابی، شوری خاک و کنترل سطح ایستابی و ب- بررسی پارامترهای طراحی سیستم زهکش زیرزمینی. در ارزیابی های مختلف، گزینه هایی که عملکرد بالاتری نسبت به زهکشی سنتی در کنترل سطح ایستابی و شوری نشان دادند، به ترتیب اولویت عبارت بودند از: اجرای سیستم زهکشی زیرزمینی با به کارگیری فیلتر مصنوعی پلی پروپیلین 450 و اجرای سیستم زهکشی زیرزمینی با به کارگیری فیلتر شن و ماسه استاندارد.

محققان آزمایشگاه شوری ایالات متحده با استفاده از معادله تبادلی گاپون مقدار عددی 0.5- (mmol L-1) 0.01475 را برای ضریب گزینشگری گاپون (K'G) پیشنهاد کردند. از آن پس ESR خاکها، با آگاهی از مقدار عددی K'G، از SAR برآورد شده و ESP محاسبه می شود. با این حال، نتایج تحقیقات بعدی حاکی از آن بود که K'G مقدار ثابتی نداشته و بسته به ویژگی های خاک می تواند دامنه نسبتا وسیعی از مقادیر را به خود اختصاص دهد. هدف از اجرای این تحقیق پیدا کردن رابطه بین ESR و SAR و به وجود آوردن امکان برآورد ESP از SAR در برخی نمونه خاکهای متاثر از نمک در منطقه دشت تبریز بود. بدین منظور تعداد 30نمونه مرکب خاک از منطقه مزبور جمع آوری گردید. رابطه ESR و SAR برای خاک های مورد بررسی با SAR کوچکتر از 0.5 (mmol L-1) 100 به صورت: (r2=0.86، ESR=0.011+0.0072) به دست آمد. پس از تصحیح اثر دفع آنیونی برای خاکهای با ECe بزرگتر از 10 dSm-1 رابطه فوق به صورت: (r2=0.90، ESRcorr=-0.041+0.0120 SAR) در آمد. با توجه به نتایج به دست آمده می توان چنین استنباط کرد که تصحیح اثر دفع آنیونی سبب افزایش قابل ملاحظه در مقدار عددی K'G می گردد. با این حال، K'G نمونه خاک های مورد بررسی هنوز کوچکتر از مقدار پیشنهاد شده توسط آزمایشگاه شوری ایالات متحده است. این امر ممکن است به واسطه شوری زیاد خاک ها در تحقیق حاضر باشد که از طریق مکانیسم هایی علاوه بر دفع آنیونی (تاثیر فشردگی DDL و یا تشکیل کواسی کریستال ها) منجر به افزایش گزینش کاتیون های دو ظرفیتی می گردد. مقادیر خاکها قبل از تصحیح اثر دفع آنیونی همبستگی معنی داری با مقادیر ECe و ESP داشت. در حالی که بعد از تصحیح اثر دفع آنیونی K'G صرفا با ESP همبستگی مثبت معنی داری را نشان داد.

در رابطه جهانی فرسایش خاک (USLE)، عامل فرسایش پذیری خاک (K) با استفاده از نموگراف برآورد می شود. استفاده از نموگراف در خاک های آهکی ممکن است منجر به عدم قطعیت در برآورد فرسایش پذیری شود. این پژوهش در شهرستان هشترود واقع در جنوب استان آذربایجان شرقی طی سال 1384 انجام گرفت. آزمایش های صحرایی در منطقه ای به ابعاد 30 کیلومتر در 30 کیلومتر انجام گرفت. در سطح منطقه، 36 شبکه انتخاب و در هر شبکه، سه کرت استاندارد در یک زمین دیم ایجاد شدند. مقدار K بر اساس نسبت مقدار هدر رفت خاک بر عامل فرسایندگی باران (R) اندازه گیری شد و با استفاده از نموگراف USLE برآورد گردید. نتایج نشان داد که مقدار فرسایش پذیری اندازه گیری شده (0.0042 تن ساعت بر مگاژول میلی متر) به طور میانگین 1098 برابر کمتر از مقدار برآوردی (0.0360 تن ساعت بر مگاژول میلی متر) بود. میانگین درصد خطای برآورد با نموگراف برابر 974.6 بود. این نتایج، عدم قطعیت فرسایش پذیری برآورد شده با نموگراف در خاک های آهکی را آشکار می کند. تجزیه رگرسیونی نشان داد که فرسایش پذیری خاک تحت تاثیر ذرات معدنی، ماده آلی، آهک و سنگریزه قرار دارد (p<0.01، R2=0.85). آهک عاملی اصلی در بروز عدم قطعیت فرسایش پذیری برآوردی است.

بررسی حرکت آب و املاح در خاک نیازمند اطلاعات دقیق از ویژگی های هیدرولیکی خاک می باشد. یکی از خصوصیات هیدرولیکی خاک ضریب پخشیدگی هیدرولیکی در حالت غیر اشباع است. یکی از روشهای تعیین ضریب پخشیدگی هیدرولیکی خاک روش ساده ای است که در آن نیازی به اندازه گیری توزیع رطوبت در طول ستون خاک نیست و تنها با اندازه گیری توام فاصله جبهه نفوذ افقی از ابتدای ستون خاک، نفوذ تجمعی و عکس شدت نفوذ لحظه ای، می توان ضریب پخشیدگی هیدرولیکی را در مقادیر مختلف رطوبت خاک بدست آورد. اما در این روش طول ستون خاک که برای تعیین تابع ضریب پخشیدگی هیدرولیکی بکار می رود بر صحت نتایج موثر می باشد.در پژوهش حاضر بر اساس آزمایش نفوذ افقی یک بعدی آب در خاک حداقل طول ستون خاک لازم برای تعیین معادلات ضریب پخشیدگی هیدرولیکی نسبت به رطوبت حجمی برای سه بافت مختلف خاک سبک، متوسط و سنگین با استفاده از روش ساده بدست آمده است. بر این اساس مشخص شد که هر چه بافت خاک سبک تر باشد طول ستون خاک باید بیشتر شود بطوریکه برای خاکهای سنگین حداقل طول 8 سانتی متر، خاک های متوسط 15 سانتی متر و برای خاکهای سبک باید از 60 سانتی متر بزرگتر باشد. مقادیر میانگین ضریب پخشیدگی هیدرولیکی در رطوبتهای مختلف اولیه برای خاکهای مختلف در شرایط نفوذ آب و تبخیر آب ارائه گردید.میانگین ضریب پخشیدگی هیدرولیکی خاک مانند ضریب پخشیدگی هیدرولیکی خاک در سه نوع خاک به ترتیب از خاک سبک به خاک سنگین کاهش می یابد.

رهاسازی آهن از فازهای مختلف به درون محلول خاک یک فرآیند دینامیکی تنظیم کننده تامین مداوم و پیوسته آهن برای گیاهان در حال رشد می باشد. به منظور تعیین الگوی آزاد شدن آهن، سینتیک آزادشدن آهن از 6 نمونه خاک برداشت شده از استان های خوزستان و گلستان با استفاده از محلول دی اتیلن تری آمین پنتا استیک اسید (DTPA) مطالعه گردید. تمامی خاکهای مورد بررسی آهکی بوده و مقدار کربنات کلسیم معادل آنها بین 2.26 تا 49.54 درصد متغیر بود. آزمایش های سینتیکی در شرایط رطوبتی واقع در دامنه تغییرات رطوبت مزرعه یعنی 35% رطوبت اشباع انجام شد. الگوی آزادشدن آهن از خاکها بدین شکل بود که یک واکنش سریع ابتدایی بوسیله یک واکنش کندتر ادامه یافت.در همه خاکها، آزادشدن کند حتی پس از گذشت 960 ساعت هنوز ادامه داشته و تعادل در هیچیک از خاکها حاصل نشد. معادلات سینتیکی مختلف (مرتبه صفر، مرتبه اول، مرتبه دوم، دیفیوژن پارابولیکی، الوویچ ساده شده، تابع توانی، دیفیوژن پوسته ای جلورونده غشایی و دیفیوژن ذره ای جلورونده غشایی) برای توصیف سرعت رهاسازی آهن از خاک بوسیله محلول DTPA استفاده شدند. مقایسه ضرایب تعیین (r2) و خطاهای معیار تخمین (SE) نشان داد که معادله های تابع توانی، دیفیوژن پارابولیکی، مرتبه اول و دیفیوژن ذره ای جلورونده غشایی به نحو قابل قبولی رهاسازی آهن را توصیف کردند در حالی که معادله های مرتبه صفر، مرتبه دوم، الوویچ ساده شده و دیفیوژن پوسته ای جلورونده غشایی قادر به توصیف سینتیک آزاد شدن آهن از خاکها نبودند. با این وجود، معادله مرتبه اول قادر به توصیف قابل قبول رهاسازی آهن در زمانهای کوتاه نبود. انطباق معادله دیفیوژن ذره ای جلورونده غشایی به داده های سینتیکی می تواند بیانگر این باشد که سرعت رهاسازی عمدتا بوسیله دیفیوژن آهن و یا مولکولهای DTPA در بین ذرات خاک یا خاکدانه ها و نه دیفیوژن از میان لایه نازک آب احاطه کننده ذرات خاک، کنترل می شود.

بررسی رابطه بین عملکرد محصول و خصوصیات خاک برای شناسایی و تشخیص علل اساسی تغییرپذیری عملکرد و اجرای مدیریت صحیح مزارع مفید می باشد. این تحقیق، در یک مزرعه گندم تحت مدیریت زارع در شهر سرخنکلاته واقع در 25 کیلومتری شهرستان گرگان، در شمال شرقی ایران انجام شد. نمونه برداری خاک از روی یک شبکه سیستماتیک- آشیانه ای در پلاتی به ابعاد 100 در 180 متر و از عمق 30-0 سانتیمتری خاک (جمعا 101 نقطه) اندکی پس از کاشت گندم در اواخر پاییز انجام گرفت. نمونه برداری از گندم نیز در پلات یک متر مربع با مرکزیت 101 نقطه نمونه برداری در اواخر خرداد ماه صورت پذیرفت. نتایج آماری نشان داد تمامی متغیرها از توزیع نرمال برخوردار بودند. pH کمترین ضریب تغییرات و عملکرد دانه بیشترین ضریب تغییرات را دارا هستند. برای تجزیه مولفه های اصلی هفت مولفه در این مطالعه مورد استفاده قرار گرفت. همچنین جهت تفسیر خصوصیات موثر بر یک مولفه از شاخص معیار انتخاب یا SC استفاده شد. بدین ترتیب بردار ویژه برای هر مولفه اصلی بر اساس مقادیر بیشتر از مقدار معیار انتخاب در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد متغیرهای حاصلخیزی خاک نظیر فسفر قابل استفاده (0.847)، مواد آلی (0.810)، نیتروژن کل (0.742)، پتاسیم قابل استفاده (0.727) و CEC (0.725) دارای وزنهای بالاتری نسبت به متغیرهای دیگر بوده و بنابراین سهم بیشتری در تغییرپذیری خاک داشته اند. بر این اساس می توان گفت تغییرپذیری ناشی از مدیریت عامل مهم تغییرپذیری خصوصیات خاک و عملکرد در مزرعه مورد مطالعه بشمار می رود. نتایج تجزیه به مولفه های اصلی بیانگر آن بود که قسمت عمده تغییرپذیری در مزرعه بوسیله فاکتورهای حاصلخیزی ایجاد شده و در مجموع مدلهای رگرسیونی حاصله 57% تغییرپذیری عملکرد کل را توجیه نمودند.

مدل رقومی ارتفاع (DEM) امروزه به عنوان ابزار موثری در مطالعات کمی زیست محیطی و مدیریت منابع اراضی برای استخراج داده های ارتفاعی به کار می رود. پیشرفت و توسعه سنجنده ها و ماهواره های منابع زمینی امکان تولید DEM از تصاویر ماهواره ای را فراهم کرده است. DEM های تولید شده از داده های مذکور نه تنها در تفسیرهای دو بعدی بلکه در مطالعات سه بعدی سطح زمین نیز بکار برده می شوند. تصاویر سنجنده ASTER که یکی از سیستم های سنجنده قادر به اخذ و برداشت تصاویر سه بعدی (استریو) در امتداد یک مدار مشخص می باشد (بر خلاف سایر سنجنده ها که تصاویر سه بعدی را از دو مدار مجاور هم برداشت می کنند)، برای تولید DEM و ارزیابی دقت آن در منطقه ایوانکی برای این مطالعه انتخاب گردید. نرم افزار PCI Geomatica و مدل هندسی دقیق برای تولید DEM بکار برده شدند و از همبستگی مکانی بین داده ها، بررسی نیمرخ های طولی و پارامتر های آماری برای بررسی دقت مکانی و ارتفاعی DEM تولید شده کمک گرفته شد.نتایج بدست آمده از این مطالعه نشان داد که با استفاده از تعداد مناسب نقاط کنترل زمینی و با توزیع یکنواخت می توان DEM با دقت ±20 متر از این تصاویر تولید نمود. مقایسه نیمرخ های طولی نشان داد که DEM تولید شده در مناطق مسطح و بدون پوشش گیاهی یا با پوشش گیاهی پراکنده بیشترین دقت را دارد به طوری که میزان خطا کمتر از ±10 متر می باشد ولی در نقاط با پوشش گیاهی متراکم، شیب های تند و دره های عمیق به علت وجود سایه میزان خطا افزایش می یابد. ارزیابی نتایج نشان داد که DEM تولید شده علاوه براین که برای تولید نقشه های مورد استفاده در مطالعات مدیریت اراضی نظیر شیب، جهت، طبقات ارتفاعی و تفکیک حوزه های آبخیز و واحد های فیزیوگرافی مناسب هستند، قابلیت استفاده در اصلاح اعوجاج تصاویر ماهواره و عکس های هوایی را نیز دارا می باشند.

در سیستم های انتقال و توزیع آب، سرریزهای تاج دایره ای به دلیل اقتصادی بودن و سهولت ساخت در مقایسه با سایر سرریزها می توانند برای اندازه گیری شدت جریان، ساختمان های تخلیه آب و کنترل سطح آب در کانال ها و مخازن مورد استفاده قرار گیرند. در این مطالعه با به کارگیری معادلات اولر ساده شده رابطه ای به منظور تعیین ضریب دبی سرریزهای تاج دایره ای ارائه گردید. نیم رخ توزیع سرعت و مدل ریاضی ضریب دبی با استفاده از داده های آزمایشگاهی به دست آمده از مدل های سرریز تاج دایره ای فاقد دیواره و مدل های دارای دیواره های قائم، با ارتفاع و شعاع های متفاوت مورد ارزیابی قرار گرفتند.نتایج ارزیابی نشان داد که هم خوانی خوبی بین نیم رخ سرعت به دست آمده از مدل پیشنهادی و نیم رخ حاصل از اندازه گیری های آزمایشگاهی وجود دارد. با محاسبه ضرایب دبی از رابطه پیشنهادی و نیز تعیین ضرایب دبی واقعی و مقایسه این دو مقدار، مشاهده شد که میزان خطای ناشی از این روش در برآورد ضریب دبی سرریزهای تاج دایره ای در حدود 3 درصد می باشد.

تنوع مورفولوژیک قارچ های میکوریز آربوسکولار در منطقه معدن روی و سرب انگوران (استان زنجان، ایران) در طول یک ترانسکت تا فاصله 4500 متری از معدن، مطالعه گردید. بدین منظور یک نمونه مرکب خاک ریزوسفری از گیاه بومی غالب در داخل هر پلات جمع آوری و ابتدا ویژگی های مهم فیزیکی و شیمیایی نمونه های خاک اندازه گیری شدند. اسپور قارچ ها استخراج، شمارش و بعد از انجام کشت تله گلدانی تا سطح گونه شناسایی شدند. در گروه خاکهای با آلودگی زیاد، متوسط و کم فلزات سنگین روی و سرب و نیز در خاک های غیر آلوده همجوار، تعداد مشاهدات، تراکم اسپور و فراوانی نسبی گونه های قارچ میکوریز آربوسکولار محاسبه گردید. ده گونه مورفولوژیک شامل گلوموس موسه ای، گلوموس اینترارادیسز، گلوموس ورسیفورم، گلوموس آمبیسپوروم، گلوموس کانستریکتوم، گلوموس فاسیکولاتوم، گلوموس ژئوسپوروم، گلوموس سینوزوم، یک گونه شناسایی نشده گلوموس و آکالوسپورا در کل منطقه مورد مطالعه از لحاظ مورفولوژیک شناسایی شدند. در تمام پلات های آزمایشی، جنس گلوموس غالب بود. تعداد مشاهدات، تراکم اسپورها و فراوانی نسبی گونه ها در سطوح مختلف آلودگی و در خاک های غیر آلوده با یکدیگر تفاوت داشتند. گونه گلوموس موسه ای در خاک های با آلودگی زیاد، در اکثر پلات ها با بالاترین تراکم اسپور و فراوانی نسبی مشاهده گردید. در خاک های با آلودگی متوسط و کم روی و سرب، گلوموس موسه ای، گلوموس اینترارادیسز و گلوموس ورسیفورم نسبت به سایر گونه های قارچ میکوریز آربوسکولار فراوانی نسبی بیشتری داشته و در اکثر پلات ها وجود داشتند. در خاک های غیر آلوده همجوار، کثرت مشاهدات، تراکم اسپور و فراوانی نسبی گلوموس اینترارادیسز نسبت به بقیه گونه ها بالاتر بود. با افزایش آلودگی روی و سرب، شاخص تنوع شانن-وینر از 1.55 به 0.52 کاهش یافت اما یکنواختی (توزیع افراد یک گونه در مقایسه با افراد گونه های دیگر) تغییرات قابل ملاحظه ای نداشته است. شاخص شباهت سورنسون برای قارچ های میکوریز آربوسکولار و جامعه گیاهی بین منطقه غیر آلوده با مناطق دیگر با افزایش آلودگی خاک کاهش یافته و مقدار آن برای ترکیب جامعه قارچ های میکوریز آربوسکولار نسبت به جامعه گیاهی بالاتر بوده است.

خاکهای متورم شونده خاکهایی هستند که به سبب جذب آب، ازدیاد حجم یافته و اصطلاحا متورم می شوند، فشار ناشی از تورم این خاکها می تواند موجب خرابی ساختمانهای سبک، نظیر پوشش کانالهای آبیاری، کف سازه ها و غیره گردد. طبق پژوهش های انجام شده این پدیده بعنوان یکی از مهمترین عوامل تخریب پوشش بتنی کانالهای آبیاری در ایران و سایر کشورهای جهان گزارش شده است. عامل اصلی این خرابیها، تغییر رطوبت خاک بستر و در نتیجه تغییرات حجمی حاصل از آن است. در تحقیق حاضر اثر سیکل های مختلف تر و خشک شدن بر پتانسیل تورمی خاکهای رسی مورد بررسی قرار گرفته است. بدین منظور سه نمونه خاک رسی از سه نقطه مختلف واقع در شمال، جنوب و مرکز ایران تهیه شد. کلیه نمونه ها برای تعیین مشخصات عمومی مورد آزمایش های شناسایی، نظیر دانه بندی، حدود آتربرگ، تعیین وزن مخصوص و تراکم قرار گرفته و آزمایش های تورم بوسیله دستگاه اودومتر در پنج سیکل تر و خشک شدن بر روی آنها انجام گردید. در هر سیکل آزمایش برخی از نمونه ها تا رطوبت بیشترازحد انقباض، برخی تا کمترازحد انقباض و برخی تا حد انقباض خشک گردیدند. نتایج حاصل از آزمایشهای تورم نشان داد که پتانسیل تورم در اثر سیکل های مختلف تر و خشک شدن برای تمامی نمونه هایی که تا رطوبت بیشتر ازحد انقباض، حد انقباض و کمترازحد انقباض خشک شده اند، به طور قابل ملاحظه ای کاهش می یابد. در کلیه نمونه ها مقدار تورم تقریبا بعد از 3 یا 4 سیکل ثابت می ماند و در اکثر موارد بیشترین کاهش مقدار تورم در سیکل دوم یا سوم مشاهده می شود. با توجه به نتایج این تحقیق می توان برای کنترل اثرات منفی تورم خاک قبل از اجرای پوشش کانال آن را درچند نوبت آب اندازی نموده و پتانسیل تورم خاک بستر را بمیزان قابل توجهی کاهش داد واز اثرات مخرب بعدی پدیده تورم جلوگیری نمود.