نوع مقاله : مقاله پژوهشی
نویسندگان
1 استادیار گروه خاکشناسی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان
2 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه خاکشناسی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان
چکیده
فرسایش خاک فرآیندی پویاست که توزیع اندازه ذرات رسوب حاصل از آن تغییرات زیادی دارد. شناخت دینامیکی توزیع اندازه ذرات رسوب، مبنای مدل‌سازی فرسایشپذیری خاک، انتقال عناصر غذایی، آلایندهها و ذرات ریز در اثر فرسایش میباشد. تحقیق حاضر با هدف بررسی فرآیندها و مکانیزمهای انتقال ذرات ناشی از فرسایش ورقهای بر روی دو خاک (زراعی و ماسه‌ای) با توزیع اندازه ذرات متفاوت و با استفاده از فلوم آزمایشگاهی اجرا شد. آزمایش‌ها از طریق ایجاد ترکیب‌های مختلف شیب (1.5 و دو درصد) و دبی جریان (75، 100، 125، 150، 175 و 200 میلی‌لیتر در ثانیه) انجام شد. نتایج نشان داد که شرایط هیدرولیکی جریان و هم‌چنین خاک، نقش مهمی در انتقال انتخابی ذرات رسوب ایفا میکند،بهنحوی که در خاک زراعی، دو نقطه پیک در توزیع اندازه ذرات رسوب مشاهده شد. در پیک اول (ذرات ریز با اندازه 0.042 میلیمتر)، مکانیسم غالب حمل ذرات، بار معلق-جهشی بود و در پیک دوم (ذرات درشت با قطر 1.5 میلیمتر)، مکانیزم حمل بار بستر غالب بود. از سویی، با افزایش قدرت جریان ناشی از افزایش شیب و یا شدت جریان، شرایط بهتدریج از حالت انتخابی برای ذرات ریز خارج شد و ذرات ریز و ذرات درشت هر دو منتقل شدند. در خاک ماسه‌ای، تنها یک پیک برای ذرات با دامنه اندازه 0.109 تا 0.175 میلیمتر مشاهده شد. دراین خاک، مکانیزم حمل بهصورت جهشی، بیشترین نقش را در انتقال ذرات رسوب داشت. بهعلاوه، در طبقههای اندازه کوچکتر از 0.150 میلی‌متربا افزایش شدت جریان، درصد ذرات ریز در رسوب کاهش نشان داد. در مقابل، با افزایش شدت جریان، درصد ذرات در طبقههای اندازه بزرگتر از 0.218 میلی‌مترافزایش یافت. با افزایش قدرت جریان در هر دو خاک، اهمیت نسبی انتقال بهصورت بار معلق و بار بستر به‌ترتیب کاهش و افزایش پیدا کرد.یافته‌های این تحقیق نشان داد که توزیع اندازه ذرات رسوب و در نتیجه مکانیزم حمل ذرات، به شرایط هیدرولیکی جریان نظیر شیب و شدت جریان و درنتیجه قدرت جریان بستگی دارد.
کلیدواژه‌ها
عنوان مقاله [English]
Study on sediment transport mechanisms due to sheet erosion using flume experiment
نویسندگان [English]
- Majid Mahmoodabadi 1
- Elham Sirjani 2
1 Assistant Professor, Faculty of Agriculture, Shahid Bahonar University of Kerman, Iran
2 MSc Student, Faculty of Agriculture, Shahid Bahonar University of Kerman, Iran
چکیده [English]
Soil erosion is a dynamic process with high variability in sediment size distribution. Dynamic recognition of sediment size distribution is as a base for modeling of soil erodibility and movement of nutrients, pollutants and fine particles in consequence of erosion. This study focused on sediment transport mechanisms due to sheet erosion on two different soils (cropland and sandy) using flume experiment. The experiment was performed applying different flume slopes (1.5 and 2 %) and flow rates (75, 100, 125, 150, 175 and 200 ml/s). The result showed that hydraulic condition as well as soil type, played an important role in selective transport of sediment particles so that, in the sediment size distribution of cropland soil two peaks were observed. For the first (fine particles with size of 0.042 mm), the dominant transport mechanism was attributed to suspension- saltation, while for the second peak (large particles with diameter of 1.5 mm), bed load was known as the main transport mechanism. Moreover, increasing stream power, the selectivity of fine particles declined therefore, both fine and large particles were transported by the flow. For sandy soil, only one peak for the range of 0.109 to 0.175 mm was observed. In this soil, saltation was the main mechanism in transporting sediment. Increasing flow rate, the frequency of particles smaller than 0.015 diminished, whereas particles larger than 0.218 mm increased. For both soils at higher stream powers, the relative importance of transport as suspension and bed load decreased and increased, respectively. The findings of this research reveal that sediment size distribution and also transport mechanisms depend on hydraulic condition such as slope and flow rate.
کلیدواژه‌ها [English]
- Flume
- Particle size distribution
- runoff
- simulation
- soil erosion
- Stream power
)