بخشی از مقاله
چکیده
به منظور تخمین میزان نفوذپذیری خاک سالیان متمادی است که از روابط تجربی که اغلب برای محیطهای با دانهبندی یکنواخت طراحی شده است، استفاده میشود. بر این اساس در این تحقیق سعی بر آن شد که برای محیطهایکاملاً غیریکنواخت نیز جهت تخمین میزان نفوذپذیری خاک رابطه ای تجربی بدست آورده شود. برای این منظور از پروژه های پخش سیلاب استفاده شد که شامل تنوع گستردهای از ذرات بسیار دانهریز رسوبات نفوذ یافته در لابلای ذرات بسیار درشت دانه آبرفت میباشند.
در این تحقیق میزان نفوذپذیری خاک به وسیله نفوذسنج استوانه های مضاعف اندازه گیری شد. پارامترهای دانه بندی خاک نیز با نمونه برداری از عمق خاک و انجام آنالیز دانه بندی الک و هیدرومتری مشخص شد. نفوذپذیری در اطراف اشل های نصب شده به تعداد کل 27 اشل، با سه تکرار اندازهگیری در حول هر اشل در شبکههای مستطیل شکل اندازه گیری شد
جهت دستیابی به نتیجه ای دقیق تر اندازه گیریها در دو دوره مجزا و با یک فاصله زمانی یک ساله تکرار شد. به طوری که مجموع کل اندازه گیریها در طول دو دوره برابر 162 نقطه ثبت گردید. نمونهبرداریهای خاک نیز در اطراف همان اشل ها و از داخل شبکه مستطیل شکل به عمل آمد. با توجه به اینکه ضریب خمیدگی دانه بندی خاک - CC - به سه پارامتر D10، D30 و D60 - به ترتیب قطر 10 درصد دانه ها، قطر 30 درصد دانه ها و قطر 60 درصد دانه ها - بستگی دارد و گستره وسیعی از دانه های خاک را به خود مربوط میسازد لذا از این پارامتر استفاده شد. نهاتاًی توسط نرمافزار FindGraph منحنی بین میزان نفوذپذیری و ضریب خمیدگی دانهبندی ترسیم و معادله تجربی آن بدست آمد.
.1 مقدمه
در غالب موارد هیدروژئولوژیست ها به دنبال تکنیک های قابل اعتمادی برای تعیین میزان نفوذپذیری آبخوان ها به منظور توسعه، مدیریت و نگهداری از آبخوان ها هستند. برای اندازه گیری مقدار آن نیز تکنیک های بسیار متفاوتی ارائه شده است که شامل روش های صحرایی - آزمایش پمپاژ چاه، آزمایش آوگر و آزمایش ردیاب - ، روشهای آزمایشگاهی و محاسباتی با استفاده از فرمول های تجربی می باشد
از طرفی تخمین دقیق میزان نفوذپذیری در صحرا به کمک روش های صحرایی بدون اطلاع از دانش هندسه آبخوان و مرزهای هیدرولیکی دارای محدودیت می باشد
از طرف دیگر روش های صحرایی دارای هزینه های زیاد جهت احداث چاه، امکانات خاص و حمل و نقل وسایل میباشد. همچنین روش های آزمایشگاهی در بدست آوردن نمونههای واقعی که نماینده آن منطقه باشد و نیز وقتگیر بودن آزمایشهای مربوطه، دارای محدودیت های مربوط به خود میباشد. بر همین اساس به تدریج روشهای تخمین میزان نفوذپذیری از طریق فرمول های تجربی بر اساس مشخصه توزیع اندازه ذرات توسعه داده شد و بر این گونه مشکلات فائق آمد. روش اندازه ذرات در مقایسه با روش های دیگر ارزان تر بوده و به هندسه آبخوان و مرزهای هیدرولیکی آبخوان وابسته نیست. بییر در سال 1964 فرمول تجربی ذیل را برای انطباق بین میزان نفوذپذیری و اندازه ذرات ارائه داد
فرمول بییر برای موادی با توزیع ناهمگن و دانه های با جورشدگی ضعیف و ضریب یکنواختی بین 1 تا 20 و اندازه مؤثر ذرات بین 0,06 تا 0,6 میلیمتر به خوبی جواب میدهد
در معادله بی یر K میزان نفوذپذیری بوده و بر حسب متر بر ثانیه بیان می شود، d10 اندازه مؤثر ذرات و بر حسب میلی متر و Cu ضریب یکنواختی دانه های خاک و بدون بعد است. رالز و براکن سی یک [6] داده های صحرایی حاصل از 1323 نمونه خاک در عرض ایلات متحده را مورد مطالعه قرار داده و معادله رگرسیونی که وابسته به تخلخل، درصد ماسه و درصد رس بود را ارائه نمودند
شفرد [7] نیز فرمول کلی خود را بر اساس هجده مطالعهای که به منظور تعیین میزان نفوذپذیری بر اساس توزیع اندازه ذرات بود، ارائه نمود
در فرمول فوق K میزان نفوذپذیری بوده و بر حسب فوت بر روز بدست می آید، C و α ثابت های تجربی شفرد بوده و بدون بعد می باشند و d50 قطر متوسط ذرات و یا به عبارت دیگر قطر 50 درصد ذرات عبوری بوده و بر حسب میلیمتر است.
آیدریس [4] تغییرپذیری موقت میزان نفوذپذیری بستر رودخانه بزرگ میامی واقع در جنوب غربی اوهایو را مورد مطالعه قرار داد. روش غیر مستقیم به کار برده شده توسط ایشان از طریق فرمول های تجربی و بر اساس آنالیز توزیع اندازه ذرات به روش هازن و شفرد بود که با انجام عملیات آماری به روی آنها دادههای خود را مورد تجزیه و تحلیل قرار داد.
.2 مواد و روش
در این تحقیق پخش سیلاب پسکوه واقع در استان سیستان و بلوچستان و در فاصله تقریبی 109 کیلومتری شمال غرب شهرستان سراوان جهت انجام آزمایشات انتخاب شد - تصویر . - 1 پخش سیلاب پسکوه از رودخانه روتک تغذیه می شود و با وسعت 1677 هکتار بین مختصات جغرافیایی 61° 38´ 52" تا 61° 42´ 45" طول شرقی و 27° 30´ 42" تا 27° 33´ 57" عرض شمالی واقع شده است. ارتفاع متوسط عرصه از سطح دریا 1234 متر، میانگین بارندگی و درجه حرارت به ترتیب 128 میلیمتر و 18,7 درجه سانتیگراد است.
.1-2 تعیین محلهای اندازهگیری میزان نفوذپذیری
با توجه به اینکه 3 نوار اول پخش سیلاب - تصویر - 2، در تمام آبگیریهای رودخانه روتک، سیلگیری میشوند به عنوان محلهای اندازهگیری میزان نفوذپذیری انتخاب گردید. علامت مشخصه این سه نوار یا تکرار تحت عنوان R مشخص شدند بنابراین نوار اول R1، نوار دوم R2 و نوار سوم R3 نامیده شد. همچنین طول هر نوار به سه قسمت مساوی تقسیم شد. علامت مشخصه مستطیل ها در نوار اول با A، در نوار دوم با B و در نوار سوم با C مشخص گردید. بنابراین نوار اول دارای سه مستطیل به ترتیب از چپ به راست A1، A2 و A3، نوار دوم نیز شامل B1، B2 و B3 و نوار سوم شامل C1، C2 و C3 شدند. نفوذپذیری خاک با استفاده از استوانهی مضاعف در اطراف اشلهای نصب شده و با سه تکرار حول هر اشل و در دو مقطع زمانی با فاصله زمانی یک ساله به ترتیب در سالهای 1385 و 1386 اندازهگیری شد
تصویر .1 نمای کلی محدوده عرصه پخش سیلاب
تصویر .2 موقعیت محلهای اندازهگیری میزان نفوذ پذیری
برای این منظور دایره ای به شعاع 4 متر و به مرکز هر اشل ترسیم شد. نقاط اندازهگیری نفوذ در دوره اول بر روی محیط دایره و مطابق تصویر 4 انتخاب شدند. با انتخاب نقطه اول - P1 - بر روی محیط دایره ترسیمی، نقاط یا تکرارهای دوم و سوم - P3,P2 - با زاویه 45 درجه نسبت به آن انتخاب گردیدند. با توجه به احتمال تغییر ساختمان خاک در موقع اندازه گیری نفوذ، در دوره بعد نیز نقاط اندازه گیری نفوذ با 180 درجه تغییر نسبت به نقاط دوره ما قبل آن تعیین شدند؛ بنابراین نقاط اندازهگیری در هیچ دوره روی همدیگر قرار نگرفتند.
تصویر .3 اندازهگیری نفوذپذیری با سه تکرار در اطراف هر اشل تصویر
.4 نمای شماتیک محلهای اندازهگیری نفوذپذیری در شبکه مستطیل شکل
