بخشی از مقاله
*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***
مقايسه روشهاي اندازه گيري هدايت هيدروليکي با استفاده از نفوذسنج گلف و نفوذسنج مکشي
چکيده
هدايت هيدروليکي يکي از پارامترهاي مهم براي ارزيابي پديده هاي جريان و انتقال مواد در خـاک مـيباشـد. اگـر چـه حرکت آب در لايه هاي بالايي خاک مرکز توجه بسياري از علوم از جمله کشاورزي، مهندسي عمران ، هيدرولوژي و علوم زيست محيطي ميباشد. ولي بيشترين کاربرد آن براي طراحي فاصله زهکش ها يـا اسـتفاده در مـدل هـاي جريـان آبهـاي زيرزميني به سمت زهکش ها است ، از اين رو تقاضا براي يـافتن روش هـاي سـاده ، سـريع و دقيـق جهـت بدسـت آوردن خصوصيات هيدروليکي خاکها بسيار زياد است . از روش هاي موجود براي اندازه گيري هدايت هيـدروليکي بـالاي سـطح ايستابي روش گلف به علت سرعت در اندازه گيري و نياز به آب و نيروي کارگر کم اخيرا به عنوان بهترين روش شناخته و معرفي گرديده است ، هم اکنون با معرفي وسيله جديدتر نفوذسنج مکشي امکانات جديدي براي اين اندازه گيريها فراهم گرديده ، به خصوص براي مواردي که علاوه بر هدايت هيدروليکي اشباع اندازه گيري مشخصات هيدروليکي غير اشباع مد نظر باشد. در اين تحقيق با استفاده از روش نفوذسنج گلف و نفوذسنج مکشي، هدايت هيدروليکي (اشباع ) در خـاک لـوم رسي سيلتي واقع در مزرعـه تحقيقـاتي دانـشکده مهندسـي علـوم آب دانـشگاه شـهيد چمـران اهـواز در عمـق ٥٠-٤٠ سانتيمتري اندازه گيري گرديد. بدين ترتيب که براي اندازه گيريهاي نفوذسنج گلف از دوبار فشاري ٥ و١٠ سانتيمتـري و براي اندازه گيريهاي نفوذسنج مکشي از چهار بار مکشي ١، ٣، ٦ و ١٠ سانتيمتري استفاده گرديد. در اين تحقيـق ضـمن معرفي دستگاه نفوذسنج مکشي، نتايج حاصله از مقايسه اين دو روش ، توانائيها و محدوديت هاي آن ذکر خواهد شد.
کليد واژه ها: هدايت هيدروليکي، نفوذسنج گلف ، نفوذسنج مکشي، بار فشاري، بار مکشي (بار فشاري منفي)
مقدمه
روشهاي زيادي براي اندازه گيري نفوذ توسعه يافته است . اما اينکه در شرايط زراعي مختلف چـه روشـي بهتـر و راحت تر و آسانتر است موضوعي است که از ديرباز مورد توجه اکثر مهندسين و آب شناسان قرار گرفته اسـت .
اخيرا پيگ و ه...يلل در سال ۱۹۹٣، گوپتا و همکاران در سال ۱۹۹٣، کـانوار و همکـاران در سـال ۱۹٨۹ و لـي و همکاران در سال ۱۹٨٥ مطالعاتي بر روي روشهاي مختلف اندازه گيري نفوذ تحت شرايط زراعي مختلف انجـام داده اند. پيگ و هيلل در سال ۱۹۹٣، سه روش انـدازه گيـري ks (پرمـامترگلـف ۱، روش پروفيـل آنـي ٢و روش نمونه برداري ٣) را بر روي دو نوع خاک در ماساچوست مقايسه کردند[۱]. گوپتا و همکاران در سال ۱۹۹٣ يـک مطالعۀ مشابهي با چهار روش صحرايي (نفوذ سنج مضاعف ٤، پرمامتر گلف ، مدل باران ساز ٥و نفوذسـنج گلـف ٦) در اتاواي کانادا انجام دادند[٢]. کانوار و همکاران در سال ۱۹٨۹ روش نفوذسنج گلف و پرمـامتر سـرعتي ٧را بـر روي خاکي با زراعت غلات، در مرکز آيووا مقايسه کردند[٣]. لي و همکاران در سال ۱۹٨٥، نحـوه آزمـايش بـا نفوذ سنج ورود هوا٨، نفوذسنج گلف و نفوذسنج با بار افتان را در انتـاريو کانـادا، مطالعـه و مـورد ارزيـابي قـرار دادند[٤]. جالب اينکه در همۀ اين مطالعات روشهاي مختلف ، در خاکها و شرايط زراعي مختلف ، نتايج متفـاوتي را نشان دادند. بررسي اينکه ، براي بافتهاي مختلف خاک و شرايط زراعي مختلف (از قبيل تناوب کشت ، خلـل و فرج درشت ، عمق خاک و مورفولوژي) چه روشي بهتر است ، موضـوع تحقيقـات بعـدي مـي باشـد. بـه تـازگي، خصوصيات هيدروليکي در عمقهاي مختلف خاک (کانوار و همکـاران ۱۹٨۹، مهـانتي و همکـاران ۱۹۹۱) و در مکانهاي مختلف (مهانتي و همکاران ۱۹۹۱ و مهانتي و همکـاران ۱۹۹٤) بـا اسـتفاده از روشـهاي مختلـف انـدازه گيري، در دو مزرعه (بدون کشت و کشت غلات) در مرکز آيووا، اندازه گيري شدند. با توجه بـه نتـايج بدسـت آمده از اين مطالعات اوليه مي توان اثر روش اندازه گيري برروي تغيير پذيري ks تحت شرايط يکسان مزرعه را مشاهده نمود.
هدف از اين تحقيق ، مقايسه مقادير ks بدست آمده از دو روش صحرايي نفوذسـنج گلـف (رينولـدز و الريـک ۱۹٨٦) و نفوذسنج ديسک (پروکس و وايت ۱۹۹٨) مي باشد.
مواد و روشها
براي انجام اين تحقيق قسمتي از مزرعه آزمايشي دانشکدة مهندسـي علـوم آب دانـشگاه شـهيد چمـران اهـواز بـه مساحتي معادل ٨٠٠ مترمربع انتخاب شد. ابتدا بـراي تعيـين بافـت خـاک منطقـه ، از ٦ قـسمت از محـدودة مـورد آزمايش چاهکهايي به عمـق ۱ متـري حفـر گرديـد و نمونـه هـاي خـاک از اعمـاق (٤٠-٠) سـانتيمتر، (٧٠-٤٠) سانتيمتر و (۱٠٠-٧٠) سانتيمتر برداشت شد، که پس از کوبيدن و الک کردن با دستگاه مـسترسايزر درصـد مـواد تشکيل دهندة آنها مشخص گرديد. سپس با استفاده از مثلث خاک، بافت خاک منطقه معلوم گرديد که نتايج در جدول (۱) آمده است . خاک منطقه از سه لايه (رسي سيلتي، لوم رسي سيلتي و رسـي سـيلتي) تـشکيل شـده بـود.
آزمايشات مربوط به اين تحقيق در لايۀ مياني (٧٠-٤٠ سانتي متري) کـه مربـوط بـه بافـت لـوم رسـي سـيلتي بـود انجام گرفت .
روش پرمامتر گلف آزمايشهاي پرمامترگلف که يک نفوذسنج با بـار ثابـت اسـت ، در۱٤ چاهـک آزمايـشي بـا دو بـار ثابـت ٥ و ۱٠ سانتيمتري براي هر چاهک انجام شد. در هر چاهک به ازاي دو بار ثابت ، مقدار R (افت ثابت سـطح آب درون مخزن در واحد زمان) محاسبه شد. معادلات هدايت هيدروليکي، پتانسيل ماتريک خـاک و پـارامتر α براسـاس دستگاه معادلات دو مجهولي براي هر چاهک آزمايشي بصورت روابط (٢) ، (٣) و(٤) خلاصه ميشوند. در اکثر آزمايشهاي دو عمقي با افزايش عمق ، ميزان دبي کاهش يافته و در نتيجه حـل دسـتگاه معـادلات دو مجهـولي در آنها منجر به نتايج غير منطقي (منفي) گرديده است . براي رفـع جوابهـاي غيـر منطقـي مقـاديرks وφm حاصـل از آناليز دو عمقـي پرمـامترگلف از آناليزهـاي تـک عمقـي لاپـلاس بـا فـرض ∞=*α ، آنـاليز رگرسـيون پايـه اي ريچاردز و آناليز تک عمقي ريچاردز با فرض ٢=*α به ازاي بار ثابـت ٥ سـانتيمتري اسـتفاده گرديـد [٥و٦]
.در اين تحقيق از روش استغراق تک عمقي ريچاردز استفاده شد. در اين تحقيق چاهکهايي به قطـر ٧ سـانتيمتر و عمق ٥٠-٤٠ سانتيمتر و به فواصل تقريبا ٥ متر حفر گرديد. رابطه مـورد اسـتفاده در روش تـک عمقـي ريچـاردز بصورت زير مي باشد.
روش نفوذسنج ديسک
