بخشی از مقاله
چکیده
توزیع دانه بندی خاک از اولین مشخصههای فیزیکی یک خاک است که در تعیین سایر مشخصههای خاک از جمله مشخصههای آب خاک، جذب و نگهداری مواد غذایی، واکنش پذیری، انحلال پذیری، هدایت هیدرولیکی و ... اهمیت بسزایی دارد. در این پژوهش راهکاری ارائه شد تا بجای استفاده از هیدرومتر با استفاده از رایانه، نمودار توزیع ذرات خاک بصورت پیوسته، با دقت بیشتر و نیاز کمتر به اپراتور ترسیم شود. نتایج بدست آمده نشان داد که روش ارائه شده کارایی لازم را داشته و قابل اتکا است.
واژههای کلیدی: توزیع پیوسته دانه بندی، توزیع دانه بندی خاک، منحنی دانه بندی، هیدرومتر دیجیتال.
مقدمه
مشخصات فیزیکی خاک، همچون مشخصات شیمیایی آن از اهمیت بسزایی برخوردار است. دانهبندیِ خاک یکی از اصلی ترین مشخصههای فیزیکی یک خاک بشمار میآید و از آن در کاربرد های گوناگونی نظیر بدست آوردن جذب و نگهداری مواد غذایی، واکنشپذیری و انحلالپذیری خاک ا ستفاده می شود - . - BOUYOUCOS, 1927 در متون خاک شنا سی بیش از 200 نوع دانه بندی ذکر شده اند که هر یک خواص خود را دارند - . - Gardner, 1956همچنین از کاربرد های نمودار توزیع دانه بندی خاک، نمودار رطوبت خاک به صورت غیر مستقیم - Mohammadi and - Meskini-Vishkaee, 2013 و تخمین ر سانایی هیدرولیکی خاک - - Odong, 2007 ا ست که در تعیین آب در د سترس گیاهان، ظرفیت نفوذ آب، زهک شی، حرکت املاح خاک ا ستفاده شده است. در حالی که بد ست آرودن ر سانایی هیدرولیکی بطور م ستقیم بسیار پر هزینه و زمان بر است - . - Cirpka, 2003
برای بد ست آوردن الگوی دانهبندیِ خاک روشهای پذیرفته شدهای وجود دارد که از جمله آنها میتوان به روش هیدرومتری اشاره کرد. هیدرومتر وسیلهای است برای سنجش چگالی مایعات که در خاکشناسی از آن برای تعیین چکالی سوسپانسیون آب و خاک ا ستفاده می شود. با اندازه گیری چگالی این سو سپان سیون در فوا صل زمانی م شخص بر ا ساس رابطهی ا ستوکس میتوان نمودار توزیع ذرات خاک را ر سم کرد که بیانگر در صد هریک از ذرات در خاک ا ست. این روش در سال 1927 بعنوان روش آنالیز مکانیکی خاک پذیرفته شده است - . - BOUYOUCOS, 1927با استفاده از پردازش پارامتر های دیگری از خاک، معادله دانه بندی خاک بدست آمده است. - - Fredlund, et al., 2000به عبارتی، در این روش بجای آنکه از منحنی توزیع دانه بندی به سایر م شخ صات پی ببرند، با چند م شخ صه منحنی توزیع دانه بندی را مشخص کرده اند.
از روش لیزر نیز میتوان بعنوان روشی نوین برای بدست آوردن الگوی دانهبندی خاک نام برد که در سالهای گذشته در قالب مقالات به چشم میخورند؛ لکن بعلت تکنولوژی نوین و هزینه بالا هنوز فراگیر نشده است. - Arriaga, et al., 2006;Eshel, et al., 2004 - در حال حا ضر روش هیدرومتری رایج ترین روش برای بد ست آوردن نمودار توزیع دانهبندی خاک ا ست، لکن م شکلاتی نیز دارد از جمله احتیاج به یک اپراتور برای قرائت پیاپی هیدرومتر یا عدم توانایی در ایجاد داده های پیوسته. همچنین دقت هیدرومتر نیز به ن سبت کم بوده و این نیز موجب گ س ستگی بی شتر داده ها خواهد بود. شیوه نوین هیدرومتر دیجیتال که در این مقاله برای اولین بار استفاده شد، بدون نیاز به اپراتور داده ها را بصورت 24ساعته و نسبتاً پیوسته ذخیره خواهد کرد. علاوه بر پیوستگی دادهها، این روش بعلت عدم دخالت د ست و ایجاد خطا هایی از قبیل به هم خوردن و ضعیت سو سپان سیون و خطا در قرائت، از دقت بیشتری برخوردار است.
مواد و روشها
این مقاله بر پایه انجام آزمایش بصورت دو بخش موازی است؛ یک بخش با استفاده از هیدرومتر H151 و دیگری با استفاده از دستگاه ساخته شده. اصول آزمایش بر مبنای استاندارد ASTM D422 است - ;ASTM, 2011 افلاکی, - 1374؛ با این تفاوت کهدر بخش دوم بجای هیدرومتر مذکور از هیدرومتر دیجیتالِ - شکل - 1 ساخته شده استفاده شده است.
بخش اول
این آزمایش مطابق با استاندارد ذکر شده در ابتدای بخش 2 انجام شده است. مبنای این روش، اندازهگیری مقدار خاک معلق داخل آب ا ست که با اندازه گیری وزن مخ صوص سو سپان سیون بد ست میآید. پس از آن با ا ستفاده از معادله ا ستوک قطر ذرات خاک داخل آب محاسبه می شود. برای این قسمت از آزمایش ابتدا خاک از الک شماره 40 عبور داده شد. پس از آن مقدار 50 گرم از نمونه عبور داده شده از الک جدا شده و با ترازویی با دقت 0,01 گرم توزین شد - شکل . - 2
