بخشی از مقاله
چکیده
پخش سیلاب از روشهای مهم استحصال آب باران محسوب می شود . یکی از نگرانیهای مهم، تاثیر سوء مواد رسوبی معلق ریزدانه بر کاهش نفوذ است. اظهار نظر علمی در این مورد به دلیل فقدان اندازهگیری دانهبندی بارمعلق خشکه رودهایی که برای آبگیری عرصه های استحصال سیلاب استفاده می شوند؛ تا کنون امکانپذیر نبوده است. برای رفع این مشکل، بافت و دانهبندی ذرات رسوبی معلق نهشته شده بالغ بر 100 نمونه در 18 سامانه رسوبگذاری شده از سراسر کشور مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاکی از غالبیت مقدار سیلت و ماسه بسیار ریز در میان مواد معلق و بافت لوم و لوملای رسوبات نهشته شده در اکثر موارد میباشد. بهدلیل متوسط یا سبک بودن بافت رسوبات، می توان نتیجه گرفت که کاهش نفوذ مربوط به دانهبندی مواد نهشتهشده نیست . بررسیهای تکمیلی منحنیهای دانهبندی و سایرشواهد موجود نشان داد که ضخامت زیاد رسوبگذاری در یک رویداد، ساختمان لایهای رسوبات با تناوب لایههایی از ذرات ریزتر در حد رس عامل کور شدن این عرصهها است.
کلیدواژهها: رسوبات معلق سیلاب، استحصال سیلاب، بافت خاک،دانهبندی نفوذپذیری.
مقدمه
روشهای مختلف استحصال سیلاب با اهدافی از قبیل اصلاح و توسعه مراتع، گسترش کشتزارهایسیلابی، استقرار جنگلهای دستکاشت، افزایش حاصلخیزی اراضی، کاهش فرسایش بادی و تغذیهمصنوعی آبخوانها به اجرا در میآیند. خشکی منطقه و جبران کمبود آب، اولین دلیل استحصال سیلاب در مناطق خشک و نیمهخشک ذکر میشود. سیلابها معمولاً حامل مقدار زیادی مواد رسوبی معلق هستند که پس از هر بار آبگیری، در عرصههای استحصال سیلاب نهشته میشوند . رسوبگیری ، تغییرات زیادی از نظر خصوصیات خاک، ضخامت ریشه گاه، رطوبت قابل استفاده، نفوذپذیری، تغذیه آبهای زیرزمینی، تبخیر ازسطح خاک و حتی آب بوجود میآورد. برخی رسوبگذاری را بسیار مخرب و برخی دیگر آنرا ارزشمند دانسته اند.
غفاریپور [6] نتایج اجرای طرحهای تغذیه مصنوعی دو مسیل نوبند و بنوبند با هدف تقویت آبخوانهای دشت ایسین واقع در شمال بندرعباس را منفی ارزیابی کردهاست. وی انباشته شدن حوضچهها از رسوبات ریز و مسدود شدن منافذ خاک را دلیل تقلیل بیشاز حد سرعت نفوذ ذکر میکند و اعتقاد داردکه حتی تغذیه طبیعی این دو مسیل در اثر رسوبگذاری مواد معلق ریزدانه متوقف شده است. علیرغم خطرات ذکر شده در مورد کاهش نفوذپذیری تا حد صفر و تبدیل شدن حوضچههای نفوذ به دریاچههای تبخیر در طرحهای تغذیه مصنوعی مذکور، عربخدری و همکاران [3 ] نتایج متفاوتی را در رسوبات داخل کشتزارهای سیلابی سنتی خراسان موسوم به بندسار بدست آوردند.
در نه بندسار مورد بررسی در شهرستانهای سبزوار، گناباد، قائن و بیرجند ظرفیت نفوذ بین سهصدم سانتیمتر در ساعت تا حدود 10 سانتیمتر در ساعت تعیین شد. اگرچه متوسط ظرفیت نفوذ رسوبات داخل بندسار در نه محل، حدود شش برابر کمتر از متوسط ظرفیت نفوذ زمینهای اولیه بود؛ نفوذپذیری در اکثر موارد عامل محدودکنندهای ارزیابی نشد. Mahdian و همکاران [9] اثرات پخش سیلاب را بر نفوذپذیری در 11 ایستگاه پخش سیلاب بر آبخوان در سطح کشور را مورد بررسی قرار دادند و نتیجه گرفتند که نفوذپذیری کاهش چشمگیری نداشته است. دلیل این امر را به وجود عملیات بیولوژیک در طرحهای پخش سیلاب و عمق کم سیلاب در هر دفعه سیلگیری نسبت دادهاند.تعدادی از محققین، رسوبگیری را بویژه در مورد کشتزارهای سیلابی با اهمیت دانستهاند و به مسئله نفوذ اشارهای نکردهاند . مثلا پارسکنسولت [1] استعداد احداث کشتزارهای سنتی در بلوچستان موسوم به خوشاب را علاوه بر وقوع سیلاب، وابسته به میزان آوردهای جامد از حوزه آبخیز میداند.
کوثر[8] نیز آبخیز بیشهزرد را به عنوان منبع تولید آب و رسوب برای ایستگاه پخش سیلاب دشت گربایگان به حساب میآورد.اصولا نفوذپذیری و بسیاری از ویژگیهای دیگر خاک از قبیل رطوبت قابل استفاده و حاصلخیزی ارتباط مستقیمی به بافت خاک دارند.این موضوع در عرصههای استحصال سیلاب به طور غیرمستقیم به دانهبندی رسوبات معلق سیلاب ورودی بستگی دارد . متاسفانه تعیین دانهبندی مواد معلق در رودخانهها و به ویژه خشکهرودهایی که برای آبگیری اینگونه عرصهها بهکار میروند؛ متداول نیست. لذا برای بدست دادن چهارچوبی از محدوده اندازه ذرات مواد معلق سیلابها و شناسایی اثرات سوء یا مفید آن بر نفوذ، بافت و دانهبندی رسوبات نهشته شده در تعدادی سامانه استحصال سیلاب و حوضچه رسوبگیر و نظایر آنها مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است.
مواد و روشها
در این بررسی ابتدا اطلاعات بافت و دانهبندی رسوب در 18 سامانه رسوبگیر مشتمل بر بندسار، شبکه پخش سیلاب، مخازن بندها و سدها و غیره جمع آوری شد - جدول . - 1 اطلاعات مربوط به محلهای برداشت نمونه رسوب در ستونهای 3 تا 5 این جدول آورده شدهاست. همانگونه که ملاحظه میشود؛ مناطق مورد مطالعه در استانهای مختلف از آذربایجان غربی تا سیستان وبلوچستان و از گیلان تا بوشهر گسترده میباشند. اقالیم عمده حوزههای آبخیز منشاء آب و رسوب این سامانهها، خشک و نیمه خشک هستند. نمونهبرداری رسوب در تمام محلها به استثنا ردیف 18 جدول 1 در قالب طرحهای تحقیقاتی و مطالعاتی پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری توسط نویسندگان اول یا دوم این مقاله انجام گرفته است. در کلیه موارد، نمونهگیری از مواد رسوبی ریزدانه چسبنده - حمل شده به صورت معلق - نهشته شده مد نظر بودند. ولی ازآنجاکه هر یک از طرحها با هدفی خاص انجام گرفتهبود؛ نمونهبرداریها یکسان نبود و تفاوتهایی بین آنها مشاهده میشد که در ستون ملاحظات جدول 1 آورده شده است.
در نه سامانه، نمونهها از طریق حفر مته، در هشت سامانه با حفر نیمرخ و لایهبندی رسوبات و در یک مورد با نمونهبردار مخصوص از زیرآب برداشته شده بودند. در مورد چمرود کاشان - ردیف 13 جدول - 1، بهواسطه اختلاف عمق رسوب و سایر مشخصات در نقاط مختلف، منطقه رسوبگذاری به چند قسمت همگن تقسیم شد و در هر قسمت پس از حفر نیمرخ، متناسب با لایه بندی رسوبات یک یا چند نمونه برداشت شد. در بندسارها - ردیفهای 1 تا 9 جدول - 1 به دلیل معمول بودن شخم سالانه، نمونه مخلوط سطحی تا 20 سانتیمتر با مته تهیه شد. به غیر از ردیفهای 10 تا 12 جدول 1 که تعیین بافت به روش هیدرومتر بایکاس انجام گرفت؛ دانهبندی سایر رسوبات به روش پیپت تعیین و منحنی مربوطه ترسیم گردید. اطلاعات بافت خاک در کلیه عرصه ها بر روی مثلث بافت خاک منتقل شد و مورد تفسیر قرار گرفت. همچنین در چمرود که اطلاعات دانهبندی مربوط به اعماق زیرسطحی نیز تهیه شدهبود؛ اختلافات موجود میان لایهها تحلیل گردید.
نتایج و بحث
نتایج دانهبندی رسوبات در ستون های 6 تا 11 جدول 1 آورده شده است . همانگونه که ملاحظه میشود حداقل و حداکثر درصد رس به ترتیب 7 و 34 درصد، سیلت 9 و 88 درصد، و ماسه 5 و 80 درصد هستند . به طور کلی نتایج نشان میدهد که سهم سیلت و ماسه در سامانههای رسوبگذاری شده بیشتر از رس میباشد. از میان سامانهها، به استثنا دو محل که دارای 32 و 34 درصد رس هستند؛ بقیه مناطق کمتر از 22درصد رس دارند. در هیچ یک از آنها رس بیشترین سهم را در میان سه جزء رس و سیلت و ماسه به خود اختصاص نداده است.بدلیل آنکه توزیع فراوانی درصد مقادیر سه جزء رس، سیلت و ماسه در مناطق 18گانه نزدیک به نرمال است؛ لذا میانگین درصد هر یک از اجزاء به ترتیب معادل 17، 46 و 36 درصد محاسبه شد.
ملاحظه میشود که سیلت بیشترین سهم متوسط را به خود اختصاص داده است و در مرحله بعد نیز ماسه قرار دارد. بررسی مقادیر سه جزء ذرات در 18 سامانه نشان میدهد که در 11 منطقه سیلت و در 9ناحیه باقیمانده ماسه فراوانترین اندازه ذرات است. از بررسی مقادیر جدول 1 میتوان نتیجه گرفت که مجموع سیلت و ماسه در رسوبات حداقل 66 و حداکثر 93 درصد با میانگین 83 درصد است که مؤید توضیحات فوق مبنی بر نقش بیشتر ذرات درشتتر در مواد نهشته شده میباشد.نتیجه تاثیر درصد های بالاتر سیلت و ماسه در رسوبات نهشته شده را در ستون بافت جدول 1 انعکاس یافته است . از میان 18 رسوب تجزیه شده، بافت7 مورد لومسیلتی، 6 مورد لومی و 3 مورد لومماسهای هستند که نشان از متوسط یا سبک بودن بافت دارد.
شکل 1 موقعیت بافتها راروی مثلث بافت خاک نشان میدهد که بیانگر نزدیکی و شباهت رسوبات بیشتر سامانه ها از این نظر است.بررسی سهم ماسه ریز و ماسهدرشت - ستونهای 9 و 10 جدول - 1 اندازه گیری شده در 15 محل رسوبگذاری موید این نکته است که سهم ماسهریز به طور متوسط یک و نیم برابر سهم ماسهدرشت است . سه منحنی تیپیک دانهبندی رسوب مربوط به سه سامانه رسوبگذاری در شکل 2 ترسیم شده است. از این منحنیها و اطلاعات جدول 1 میتوان نتیجه گرفت که در مجموع ذرات سیلت و ماسهریز - 0.002-0.1 mm - بیشترین سهم را در میان مواد معلق وارد شده به سامانههای رسوبگذاری دارند.
مطالعه منحنی مربوط به رسوبات دریاچهای در برخی از موارد نشان میدهد که تقریبا تمام ماسه آن ها از نوع ماسهریز می باشد . منحنی مربوط به رسوب ردیف 13 جدول 1 در شکل 2، از میانگین وزنی نه نمونه از رسوبات دریاچهای عمیق نهشته شده در یک گودال بزرگ به مساحت حدود هشت هکتار و عمق تقریبی 10 متر در مسیر رودخانه چمرود بدست آمده است. عمق مواد نهشته شده در این گودال که رسوبات دو رویداد بزرگ رخ داده در طی سه سال را در خود جای داده؛ در بعضی قسمت ها بیش از یک و نیم متر بود. نکته مهم و قابل توجه، تفاوت زیاد بین بافت لایههای مختلف این رسوبات است که در شکل3 مشاهده می شود.
لایه لوم سیلتی زیرین و رسیسیلتی پس از آن مربوط به یک رویداد سیل، و بقیه لایهها مربوط به سیل دوم میباشند . هر یک از این دو رویداد با لایهای به نسبت درشتدانه شروع شده و سپس با لایههایی از مواد ریزدانهتر پوشانیده می شود. در واقع پس از ورود حجم زیادی از آب گل آلود، ذرات درشت تر سریعتر نهشته شده و لایه زیرین را تشکیل می دهند. در مقابل، ذرات ریزتر که برای مدت طولانیتری معلق باقی میمانند؛ متعاقبا به تدریج نهشته شده و لایه فوقانی را بهوجود میآورند. با توجه به توضیحات ارائه شده منحنی دانهبندی مربوط به نهشتههای این گودال را میتوان به عنوان نمونه کاملی از دانهبندی رسوبات معلق یک خشکهرود در نظر گرفت.
