بخشی از مقاله
چکیده
منحنی دررو - رخنه - و ضرایب آن از ویژگیهای مهم خاک هستند که تحت تاثیر عوامل مختلف از جمله بافت خاک قرار می گیرند. بنابراین این تحقیق با هدف اندازه گیری منحنی دررو و تعیین ضریب پخشیدگی پراکندگی یون کلر در خاک آهکی سنگریزه ای سری اساتید دانشکده کشاورزی دانشگاه شیراز انجام شد. نتایج نشان داد میانگین سرعت حرکت آب در حفره های خاک 0/067 سانتی متر بر دقیقه و ضریب پخشیدگی پراکندگی کلر در خاک مورد مطالعه 0/071 سانتی متر مربع بر دقیقه می باشد. است. نتایج همچنین نشان داد در خاک مورد مطالعه میزان رطوبت غیر متحرک و متحرک به ترتیب 0/69 و 0/31 و ضریب تبادل یون کلر در خاک مورد نظر حدود 0/003473 می باشد.
.1 مقدمه
فرآیند پخشیدگی معمولا در گازها یا مایعاتی انجام میشود. پخشیدگی نتیجه حرکت تصادفی و ارتعاش مولکولهاست که طی آن ملکول ها به دفعات به یکدیگر برخورد کرده و یا از مسیر خود منحرف می شوند. این نوع جابجایی ملکول ها را حرکت براونی نیز می گویند. نتیجه نهائی حرکت براونی ایجاد تعادل در توزیع مکانی قابل پخش در هر سیال ناهمگن می باشد. پخشیدگی مواد بر این فرض استوار است که اگر در داخل فاز مایع خاک اختلاف غلضت وجود داشته باشد، به طوری که غلظت یک ماده حل شده در یک نقطه بیشتر از نقطه دیگر باشد ، صرف نظر از اینکه اصولأ محلول خاک خود دارای حرکت می باشد یا خیر پخشیدگی انجام خواهد شد. حال چنانچه محلول خاک نیز خود در حرکت باشد مکانیسم دیگری وارد عمل شده که عمل اختلاط و یکنواخت سازی غلظت را تشدید می کند. این فرآیند که به نوبه خود پخشیدگی را تحت الشعاع قرار می دهد را پراکندگی هیدرو دینامیک مینامند.
هنگامی که مایعی که ترکیب یا غلظت متفاوتی با مایع موجود در ستون خاک دارد به خاک اضافه شود و جریان خروجی از انتهای ستون خاک اندازه گیری و تجزیه شود مشاهده می شود که با جایگزینی مایع ورودی با مایع موجود در خاک، ترکیب آب خروجی با زمان تغییر میکند . اگر مایع ورودی با مایع موجود در خاک قابل حل در یکدیگر نباشند به این فرایند جابجایی اختلاط ناپذیر گفته میشود. اما چنانچه دو مایع، مانند بسیاری از محلولهای متداول کاملاً با هم مخلوط شوند فرایند را جابجایی اختلاط پذیر مینامند. نمودار ترکیب محلول خارج شده در مقابل زمان یا در مقابل حجم منفذی تجمعی را منحنی رخنه - دررو - مینامند. این منحنی و ضرایب آن از ویژگیهای مهم خاک هستند که تحت تاثیر عوامل مختلف از جمله بافت خاک قرار می گیرند. بنابراین این تحقیق با هدف اندازه گیری منحنی دررو و تعیین ضریب پخشیدگی پراکندگی یون کلر در خاک آهکی سنگریزه ای سری اساتید دانشکده کشاورزی دانشگاه شیراز انجام شد.
.2 مواد و روش ها
در املاحی مانند کلر که روی کلوئیدهای خاک جذب نمیشوند و در خاک نیز رسوب نمیکنند معادله انتقال غیر همگام یک بعدی به صورت زیر است:
که در آن Dh، C، x و t به ترتیب عبارتند از ضریب پخشیدگی-پراکندگی ماده مورد نظر در خاک - مربع طول در واحد زمان - ، غلظت - مقدار ماده در واحد حجم محلول خاک - ، بعد مکان - طول - و زمان میباشند. برای انتقال یک ماده اختلاط پذیر با آب خاک در شرایطی که یک مایع با غلظت زیاد از آن ماده به خاکی که غلظت ناچیزی از آن ماده دارد وارد شود شرایط اولیه و مرزی برای حل معادله فوق به صورت زیر خواهد بود:
پس از حل معادله فوق با شرایط اولیه و مرزی گفته شده، غلظت نسبی ماده تابعی از عمق و زمان - حجم منفذی - به صورت زیر خواهد بود:
که در آن P حجم منفذی خاک، C غلظت اولیه ماده در محلول غلیظ که روی ستون خاک قرار داده شده، V میانگین سرعت حرکت آب در حفرات خاک، C غلظت ماده در آب زهکشی شده از انتهای ستون خاک، و erf تابع خطا می باشد. با استفاده از حل فوق و معادله - 2 - میتوان منحنی دررو املاحی مانند کلر را به صورت تئوری رسم نمود. از طرفی می توان با انجام آزمایش و با تعیین غلظت لحظهای کلر در زه آب خروجی از انتهای یک ستون خاک اشباع که با ثابتی از آب شور - حاوی یون کلر با غلظت مشخص - روی ان قرار گرفته می توان منحنی دررو را به صورت آزمایشگاهی تعیین نموده و با تعیین نقطه عطف منحنی مورد از آنجا که اندازه گیری کلر مشکل است .
از طرفی نسبت قابلیت هدایت الکتریکی محلول خروجی از ستون خاک به قابلیت هدایت الکتریکی محلول ورودی به خاک - - EC همبستگی کاملی با نسبت غلظت کلر محلول خروجی از ستون خاک به غلظت کلر در محلول ورودی به خاک - - C دارد بنابراین می توان نسبت EC را به جای C در مقابل حجم منفذی آب خروجی از خاک رسم نمود تا منحنی دررو حاصل شود. با تعیین شیب این منحنی و استفاده از رابطه - 3 - میتوان Dh را برای یون کلر محاسبه نمود. همانگونه که ملاحظه می شود برای استفاده از رابطه مذکور بایستی میانگین سرعت حرکت آب در سوراخ های خاک تعیین شود.
برای این منظور چنانچه دادههای حجم تجمعی آب خروجی که بر سطح مقطع خاک تقسیم شده در برابر زمان در یک دستگاه مختصات رسم شود و با رگرسیون خطی شیب خط تعیین شود شیب معادل فلاکس دارسی خواهد بود. با تقسیم فلاکس دارسسی محاسبه شده بر رطوبت اشباع - تخلخل کل - خاک میانگین سرعت حرکت آب در روزنه های خاک محاسبه خواهد شد - شکل . - 1 برای انجام آزمایش - با سه تکرار - ابتدا خاک مورد نظر از الک 2 میلی متری عبور داده شد. نمونه خاک مورد نظر با روش قیف و شیلنگ در یک استوانه از جنس پی وی سی که انتهای آن با توری یا صافی پوشیده شده بود تا خاک از ستون خارج شود ریخته شد تا ستونی از خاک با طول بیش از 30 سانتی متر ایجاد شود . سپس ستون خاک در یک ظرف - بشکه - آب قرار داده شد تا به تدریج اشباع dSشود. پس از اشباع کامل خاک، محلولی با EC تقریبی 5 m که توسط مخلوط یک به یک کلرید سدیم و کلرور کلسیم تهیه شده بود روی ستون خاک قرار داده شد. آب شور از بالای ستون وارد خاک میشود.
