بخشی از مقاله
چکیده
آب مایه حیاتست و مطالعه پیرامون آن از ضروریات علمی بشمار می رود. نفوذ نزولات جوی در خاک زمین هرچند می تواند به عنوان ذخائر زیرزمینی قابل استفاده باشد اما یکی از مباحث مهم در حفظ منابع آب بحث نفوذپذیری است. تحقیقات بسیار زیاد و مختلفی در این زمینه صورت گرفته و معادلات زیادی پیشنهاد شده است. نفوذپذیری عوامل بسیار زیادی دارد. جنس و بافت خاک و من جمله دانه بندی خاک که یکی از پارامترهای مهم خاک است یکی از عوامل بسیار موثر در میزان نفوذپذیری است.
در این تحقیق سواحل دو رودخانه دائمی استان بوشهر - رودخانه باهوش درشهرستان تنگستان و رودخانه مند در شهرستان دشتی - طی شبکه بندی خاصی با حفر تعداد 10 چاهک مورد مطالعه قرار گرفته است. در این چاهک ها میزان نفوذ عمودی آب به خاک با روش آزمایش صحرایی حلقه مضاعف و آزمایش دانه بندی با استفاده از الک های استاندارد اندازه گیری شد. سپس با استفاده از نرم افزارهای محاسباتی منحنی های نرخ نفوذ و نفوذ تجمعی رسم و معادلات نفوذ حوضه های آبریز مورد مطالعه تعیین گردید. همچنین با محاسبه ضریب خمیدگی - - cc و ضریب یکنواختی دانه بندی - cu - و ضریب نفوذپذیری - k - این دو حوضه آبریز محاسبه گردید. با مقایسه نتایج محاسبات و نتایج آزمایشات رابطه بین نفوذپذیری و دانه بندی خاک حوضه های مورد مطالعه نتیجه گیری شد.
مقدمه
جنس و بافت خاک از مهمترین پارامترهای نفوذپذیری خاک است. قطعاً هر چه دانه بندی خاک هرچه ریز تر باشد میزان نفوذ آب کمتر خواهد بود. فضای میان بافتی در خاک درشت دانه عاملی در افزایش جذب و نفوذ و عبور آب به شمار می آید. البته نفوذ آب در خاک در نتیجه تأثیر توأم نیروهای ثقلی و موئینگی صورت می گیرد. نیروی ثقلی حاصل از جاذبه زمین - Gravity - در جهت قائم عمل می کند، ولی نیروی موئینگی - Capilary - در جهت عمودی و افقی یکسان بوده اما این نیرو با پرشدن فضای خالی و موئین بین دانه های خاک کم کم به تحلیل می رود و در نتیجه سرعت نفوذ آب در لحظات اولیه که حاصل از این دو نیرو می باشد زیاد بوده و پس از مدتی سرعت نفوذ کم شده و به مقدار ثابتی که حاصل از نیروی ثقلی است می رسد.
توزیع نزولات جوی در زمین
نفوذ آب در خاک ابتدا سطحی است اما کم کم نفوذ عمقی صورت گرفته و باعث تغذیه آب زیرزمینی - Percolation - می شود. بیش از 13 درصد از نزولات جوی در زمین نفوذ می کند .[4] روابط و معادلات نفوذپذیری به دو روش نتیجه گیری شده اند. یکی استفاده از قوانین و روابط اثبات شده مانند قانون بقای جرم و بقای انرژی و تلفیق آنها و در نتیجه دستیابی به یکسری معادلات ریاضی مانند معادله فیلیپ و گرین امپت می باشد.
مهم ترین حسن این معادلات این است که بر اساس قوانین فیزیکی وضع شده اند. ولی عدم دقت کافی در این معادلات مهمترین نقص آنها می باشد که حاصل ساده سازی شرایط فیزیکی و ایده آل و یکنواخت فرض کردن محیط خاک می باشد. شیوه دوم استفاده از روابط تجربی از قبیل هورتون ، کوستیاکف است. مهمترین حسن این معادلات دقت بالا به دلیل توجه داشتن به تمام شرایط و عوامل مؤثر در فرآیند نفوذ می باشد. تأثیر گرفتن از شرایط مکانی و زمانی و نارسایی پارامترهای معادلات در تبیین مفاهیم فیزیکی از نقص های عمده این گونه معادلات می باشد. اندازه گیری خصوصیات فیزیکی خاک و ارتباط دادن پارامترهای هیدرولیکی به هم می توانند ما را در مقایسه معادلات مختلف نفوذ کمک نماید .[6]
مروری بر تحقیقات
وکوویک و سارو - 1992 - - Vukovic , M and Soro,A - در مورد رابطه دانه بندی و نفوذپذیری فرمول تجربی برای رابطه بین نفوذپذیری و اندازه ذرات خاک - دانه بندی - ارائه کرد . این رابطه برای دانه های با ضرایب یکنواختی بین 1 تا 20 و اندازه موثر 0,06 تا 0,6 پاسخگوی خوبی بود .رالز و براکن سوک - - Rawalz.W and D.L.Brakencuk - آمریکا - 1998 از یک معادله رگرسیون ، رابطه ای بین نفوذ پذیری و میزان تخلخل و در صد ماسه و درصد رس بدست آوردند .[8] کمالی - - 1376 تجزیه فیزیکی و شیمیایی خاک بندسار و مقایسه آماری 20 مورد از خصوصیات آن، معنی دار بودن تغییرات عوامل شش گانه میزان درصد سیلت، شن، سنگریزه، درصد رطوبت اشباع، اندازه و قطر میانه - D50 - و قابلیت هدایت الکتریکی عصاره اشباع خاک در نتیجه استحصال سیلاب را نشان داده است .[5]
شفیعی و همکاران - 1388 - در تعیین رابطه تجربی بین میزان نفوذپذیری و ضریب خمیدگی دانه بندی میزان نفوذ پذیری خاک را به وسیله نفوذسنج استوانه های مضاعف اندازه گیری نموده و پارامترهای دانه بندی خاک نیز با نمونه برداری از عمق خاک و انجام آنالیز دانه بندی الک و هیدرومتری مشخص نمودند. ایشان معادله بین میزان نفوذپذیری و ضریب خمیدگی دانه بندی خاک مورد مطالعه خود را نتیجه گیری کردند. معادله بدست آمده بسیار طولانی و پیچیده بود .[3] شکل - - 2 پیچدگی این منحنی را نشان می دهد.
منحنی بین میزان نفوذپذیری و ضریب خمیدگی دانه بندی خاک
وان کوآن جیو و همکاران - 2009 - از راه حل تحلیلی معادله لاپلاس برای جریان آب در منطقه اشباع و تجزیه و تحلیل پتانسیل های خاک نشان دادند که در دو سطح حفره و حاشیه مرز باریک بین لایه های خاک مدل فیلیپ و گرین امپت و گاردنر متفاوت بوده و می توان برای مدل گاردنر دو نوع تیپ خاک را مورد بررسی قرار داد .[10]
معرفی مختصر دو حوضه آبریز باهوش در تنگستان و مند در دشتی
حوضه آبریز باهوش به مساحت 2043 متر مربع یکی از حوضه های آبریز جنوبی کشور است و در شهرستان تنگستان از توابع استان بوشهر به شمار می آید . قسمت اعظم این حوضه در مناطق پرشیب و کوهستانی است. شکل - - 3 عکس هوائی از این حوضه را نشان می دهد .
