بخشی از مقاله
چکیده
فرسایش بادی سبب بروز مشکلات فراوان در بخشهای مختلف از قبیل سلامت، کشاورزی، صنایع، حمل ونقل و غیره می شود. استفاده از مالچ یک از رایج ترین روشهای تثبیت خاک جهت جلوگیری از فرسایش بادی است از این رو در این تحقیق مقاومت مالچهای غیرزنده با استفاده از دستگاه اینسترون و دستگاه سنجش بیابانزایی و مکانیسم های بیابانزدایی - تونل باد - مورد آزمون قرار گرفتند. تیمار های تهیه شده شامل 6 نوع مالچ - مالچ پلیمری و مالچهای مخلوط ماسه، پودر سنگ، لجن کنورتور و خاک منطقه با دانه بندی و درصد رس بالا - ، دو میزان اعمال حرارت - دمای محیط، و - 65 ° و سه تکرار بودند.
نتایج حاصل از دستگاه اینسترون نشان داد که افزایش درصد رس در مالچ ها سبب افزایش مقاومت آن ها شد. از طرفی پودر سنگ به میزان 5 درصد سبب افزایش مقاومت مالچ ها شده و با افزایش آن از مقاومت مالچ ها کاسته شد. افزایش دما از دمای محیط به 65 درجه سانتیگراد نیز در کاهش یا افزایش مقاومت فشاری - تنش - مالچ ها تاثیری نداشت. نتایج حاصل از دستگاه سنجش بیابانزایی و مکانیسم های بیابانزدایی - تونل باد - بیانگر مقاومت همه مالچ ها در معرض باد با سرعت 10 متر بر ثانیه در ارتفاع 0/25 متری تونل در مدت 5 دقیقه بود.
.1 مقدمه
امروزه پدیده فرسایش بادی و تبعات حاصل از آن مثل پدیده ریزگردها بعنوان یکی از اصلی ترین فرایندهای زوال سرزمین در مناطق خشک و نیمه خشک به شمار می آید - احمدی، . - 1387 فرسایش بادی در مناطق برداشت کاهش ضخامت خاک، کاهش حاصلخیزی شیمیایی خاک ، کاهش کربن آلی و غیر آلی خاک - افضلی، - 1390 و انتشار آن به اتمسفر - فقیهی نیا و همکاران، - 1390، کاهش سرعت نفوذ آب در خاک و ایجاد رواناب و کاهش ظرفیت نگهداری آب خاک را در پی دارد. از اثرات این پدیده در مناطق حمل و رسوب نیز می توان آسیب به پوشش گیاهی، خسارت به تاسیسات، ساختمانها، اماکن تاریخی - Harper et al, 2009 - و غیره را نام برد .
فرسایش بادی خود یکی از عوامل مهم تولید گرد و غبار در اندازه های کوچکتر از 2 و 10 میکرومتر میباشد . - Li et al, 2015 - از آنجا که در بسیاری از صنایع مواد دور ریز زیادی تولید می شوند که بدون استفاده بوده و خود به آلودگی محیط زیست نیز می افزایند، تحقیقات بیشتر بر روی کاربردی کردن این مواد از جمله استفاده به عنوان مالچ لازم به نظر می رسد - کوپایی و افضلی، . - 1392 حکیمی بافقی و افضلی - 1390 - مالچ هایی متشکل از خاک با درصد رس بالا ، لجن کنورتور و پودر سنگ را مورد ارزیابی قرار دادند و بهترین نتیجه در مخلوط %90 رس، %5 لجن و %5 پودر سنگ حاصل شد.
فرزی و همکاران - 1390 - نیز از دو مدل پلیمر از نوع کوپلیمر اکریلیکی متیل متاکریلات و بوتیل اکریلات که با استفاده از منومر آغازگر با روش شناخته شده رادیکالی در راکتور دو جداره تحت ازت سنتز شده بودند استفاده نمودند. اغلب آزمایش ها برای ارزیابی توانایی مالچ در برابر فرسایش باد، با استفاده از تونل باد انجام می پذیرد اما حکیمی بافقی و افضلی - 1390 - در اقدامی نوین مقاومت مالچ را با استفاده از دستگاه اینسترون مورد ارزیابی قرار دادند.
این پژوهش در راستای ارزیابی تاثیر شرایط شبیه سازی شده بیابان و مناطق تحت تاثیر فرسایش بادی بر کارائی و دوام برخی از مالچهای پلیمری و مالچ های متشکل از خاک با درصد رس بالا، لجن کنورتور، پودر سنگ و ماسه می باشد. بدین منظور مقاومت این مالچها در برابر حرارت و فشار با استفاده از دستگاه آون و اینسترون مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین مقاومت مالچ ها با استفاده از دستگاه سنجش بیابانزایی و مکانیسم های بیابانزدایی - تونل باد - ساخته شده نیز مورد سنجش قرار گرفته و در نهایت نتایج حاصل از آن با نتایج دستگاه اینسترون مقایسه شدند.
.2 مواد و روش
مالچهای که در این آزمایش مورد استفاده قرار گرفتند عبارت بودند از مالچ پلیمری و مالچهای مخلوط ماسه، پودر سنگ، لجن کنورتور و خاک منطقه با دانه بندی و درصد رس بالا که حاصل تحقیقات پیشین محققان است. پلیمر مورد استفاده در این آزمایش حاصل تحقیقات فرزی و همکاران - 1390 - می باشد . برای انجام آزمایشات بهترین تیمار پیشنهاد شده - از نظر کارایی و مقرون به صرفه بودن - فرزی و همکاران - 1390 - انتخاب شد.
طبق تحقیقات ایشان بهترین تیمار 50 تا 60 گرم پلیمر در متر مربع 55 - گرم در متر مربع اتخاب شد - تشخیص داده شد و P1 نامگذاری شد. مالچ های A1، C1، E1، J2 و K2 حاصل تحقیقات حکیمی بافقی و افضلی - 1390 - بوده که در جدول 1 به ترکیبات هر کدام اشاره شده است. خاک با دانه بندی و درصد رس بالا از منطقه باجگاه شیراز از عمق 60 سانتی متری خاک - افق - B و خاک با درصد ماسه بالا با استفاده از نقشه فرسایش خاک از محلی واقع در منطقه دژگاه استان فارس از محدوده جغرافیایی به طول 52° 14 55 تا 52° 23 55 و عرض 28° 08 18 تا 28° 11 25 برداشت شده و در آزمایشگاه به روش هیدرومتر - Page, 1982 - مجددا تعیین بافت شدند.
به منظور مقایسه مقاومت فشاری مالچ های ذکر شده از دستگاه اینسترون استفاده شد. دستگاه اینسترون مورد استفاده مدل STM1-20 با لودسل2000 2 کیلوگرم نیرو بوده و ساخت ایران می باشد - شکل. - 1 جهت انجام تست فشار با استفاده از اینسترون قالب هایی به شکل استوانه به طول 120 و قطر 48 میلی متر تهیه شد که شامل لوله هایی از جنس پولیکا بود. همچنین با توجه به آنکه میزان تراکم در بهبود خواص مهندسی خاک نظیر افزایش مقاومت، ظرفیت باربری و کاهش نفوذپذیری مؤثر است، پیش از قرار گرفتن مالچها در قالبهای تهیه شده، مشخصات تراکمی - دانسیته خشک ماکزیمم و رطوبت بهینه - هر کدام از تیمارها به روش پروکتور استاندارد - ASTM, D-698; AASHTO, T-99 - 3 به دست آمد - جدول. - 3 پس از پر شدن قالبها با مالچهای مورد نظر، کاهش وزن آنها رصد گردید.
جرم قالبهای پر شده از مالچ به طور مرتب اندازه گیری شد تا زمانیکه این کاهش جرم ثابت گشته و به ازای هر روز 0/5 گرم گزارش شد - شکل. - 2 پس از مدت 34 روز تیمارهای خشک شده از قالبهایشان خارج شدند سپس نمونه ها مطابق شکل 1 در دستگاه قرار گرفته و طول و قطر آن ها و سرعت پایین آمدن فک متحرک به میزان 0/5 میلی متر بر دقیقه - Bowles, 1982 - به حافظه دستگاه سپرده شد. پس از نقطه پیک یا قله نمودار که بیانگر حداکثر تحمل نیرو می باشد، نمونه ها شروع به شکستن و خرد شدن کردند.
