بخشی از مقاله
چکیده
در طراحی سامانههاي آبگیر باران از قبیل ریز حوزهها - Micro catchments - براي درختکاري در دامنههها و همچننین هلاللیهاي آبگیر در مراتع آگاهی از ضریب رواناب و حجم آب جمع شده ناشی از بارش ضروري است. به این منظور در یک پژوهش ملی چند تتن خاك از چهار زمین دیم منتخب مشتمل بر فراغی - استان گلستان - ، سرارود - استان کرمانشاه - ، کوهین - استان قزوین - و سسراب ننییز - استان کهگیلویه و بویراحمد - به آزمایشگاه شبیهساز باران و فرسایش پژوهشکده ح فاظظت خخاك و آبخییزداري منتققل ششد و پپس از آمادهسازي به روشهاي استاندارد، تحت بارشی به شدت 64 میلیمتر در ساعت در سه شیب 6 ، 12 و 25 درصد به مدت 30 دقیققه قرار گرفت. چنین بارانی احتمال وقوع کمی دارد و قابل استفاده براي طراحی سامانههاي مذکور است.
دبی خروجی در طول آزمایش با فواصل 1 تا 3 دقیقه - جمعا در 17 نوبت - و حجم کل رواناب اندازهگیري و سپس ضریب رواناب و ظرفیت نفوذ خاكها با توجه حجم بارش محاسبه شد. ظرفیت نفوذ خاكها بین حدود 3 تا 6 سانتیمتر بر ساعت بدست آمد. ضریب رواناب این خاكها - به استثناء خاك سرارود با نفوذ بالا - بین 50 تا 90 درصد محاسبه شد.
با توجه به ویژگیهاي خاكها، به نظر میرسد ساختمان خاك، وزن مخصوص و مقدار ماده آلی عوامل تعیین کننده ظرفیت نفوذ باشند. حجم رواناب - به استثناء خاك سرارود - در شدیدترین رویدادها از هر مترمربع بین 15 تا 30 لیتر برآورد شد که در طراحی سامانههاي سطوح آبگیر مذکور در بالا ککاربرد دارد. براي خاكها با نفوذپذیري بالا، کوبیدن خاك یا استفاده از روشهاي دیگر براي کاهش نفوذ و افزایش ضریب رواناب توصیه میشود.
مقدمه
رواناب سطحی بخشی از بارندگی است که پس از تبخیر، گیرش، نگهداشت سطحی و نفوذ، در سطح خاك جاري میشود - علیزاده، . - 1387 ضریب رواناب، نسبتی بدون بعد است که از تقسیم ارتفاع یا حجم رواناب به ارتفاع یا حجم بارش بدست میآید. این ضریب در مواردي نظیر محاسبه دبی اوج جریان و حجم کل رواناب ناشی از باران به کار میرود - علیزاده، . - 1387 امکان محاسبه ضریب رواناب با اطلاع از مقدار نفوذ نیز وجود دارد.
بنابراین، در نگاهی کلی دو عامل شدت بارش و ضریب نفوذ تعیین کنننده ضضریب روانناب هسستند Morgan - ، . - 2005 در شرایط شدت ثابت بارش، مقدار نفوذپذیري عامل تعیین کننده است. نفوذپذیري در طول زمان کاسته میشود و در نهایت به حداقلی میرسد که به آن ظرفیت نفوذ میگویند. ظرفیت نفوذ به عوامل متعددي از قبیل بافت خاك، ساختمان خاك، مقدار سنگریزه در پروفیل، سنگریزه سطحی، پوشش گیاهی و شیب زمین بستگی دارد - بايبوردي، . - 1379
ضریب رواناب در مقیاس دامنه و حوضه قابل محاسبه است. در مقیاس دامنه، تغییرات ضریب رواناب در طراحی سامانههاي متداول سطوح آبگیر باران نظیر ریز حوزهها - Micro catchments - و هلالیهاي آبگیر که سطوح آبخیز آنها در حد چند متر مربع تا چنند ده متر متر مربع هستند اهمیت دارد و براي تعیین اندازه حوضچه انتهایی این نوع سامانهها با توجه به مساحت آبخیز آنها به کار میرود. این سامانهها در احداث باغات - یاراحممدي و همککاران، - 1395 و کاششت درختتان غییر مثممر و احییاء جنگگلههاي واققع در مععرص خشکیدگی در زاگرس - حشمتی و همکاران، - 1397 و حتی احیاء مراتع - قربانی مقدم و همکاران، - 1394 به کار میروند.
موضوع رواناب دامنهها در مطالعات متعددي با بارشهاي طبیعی یا بارانساز بررسی شدهاند. رئیسیان و موسسوي - 1376 - در یک بررسی صحرایی با استفاده از یک دستگاه شبیه ساز باران قابل حمل، زمان شروع رواناب در خاكهایی با کاربري زراععی و مرتععی و در شرایط رطوبتی و شیبهاي مختلف را اندازهگیري نمود. نتایج بهدست آمده حاکی از این است که با افزایش شیب، زمان ششروع روانناب به صورت یکنواخت کاهش مییابد.
محمودآبادي و همکاران - 1386 - در بررسی برخی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خخاك ببر تولیید رواناب با استفاده از شبیه ساز باران در منطقه گل آباد اردستان به این نتیجه رسیدند که در بارشی با شدت 35 میلی متر بر ساعت در مدت 40 دقیقه در تکرارهاي مختلف با افزایش میزان رس، رواناب افزایش یافته، در حالیکه میزان شن، تولید روانناب را ککاهش ممی-دهد.
زارع خورمیزي و همکاران - 1391 - پژوهشی به منظور بررسی اثر شیب و خصوصیات خاك بر رواناب در حوضه آبخیز چهل چچاي استان گلستان انجام داده است که پس از انتخاب سه واحد اراضی در مناطق زراعی، در هر سه واحد اراضضی سسه طبققه ششیب 0-10، 10-30 و بیشتر از 30 درصد تعیین کردند. بارش بهوسیله شبیه ساز باران با شدت ثابت 120 میلی متر بر ساعت به مدت 15 دقیققه تولید شد. نتایج نشان داد که بین حجم رواناب و شیب همبستگی کمی وجود دارد.
کاربري حدود 10 میلیون هکتار از اراضی کشاورزي ایران دیم است Siadat - ، - 1998که سالانه بخشی از آن آیش باقی میمانند. بر اساس بررسی دادههاي موجود از پلاتهاي فرسایش، مقدار فرسایش این اراضی به طور متوسط هفت برابر مراتع مجاورشان برآورد شده است - عربخدري و همکاران، . - 1395 با هدف کاهش فرسایش، دیمزارها محل مناسبی براي طرح توسعه باغات معاونت باغبانی وزارت جهاد کشاورزي که قرار است در سطح 500 هزار هکتار در اراضی شیبدار انجام شود - بیننام، - 1397 میباششد.
گرچه ممکن است بهدلایل مختلف امکان ایجاد باغ با این مساحت مقدور نباشد، اما از آنجا که بارندگی منبع اصلی تامین آب باغغات دیم است، طراحی سامانههاي جمعآوري رواناب براي درختان به عنوان یکی از اجزاء اصلی این طرح ضرورت دارد. چه بدون تامین آب کافی در چاله پاي درختان، آنها قادر به رشد و تولید محصول نخواهند بود. از سوي دیگر، چنانچه اندازه چاله متناسب ببا حججم روانناب طراححی نششود، امکان سرریز و تخریب در پایین دست وجود دارد. با توجه به این موضوع، بررسی ضریب رواناب دیمزارها به عنوان یکی از گامهاي اولیه ضرورت دارد که در این پژوهش مورد بررسی قرار گرفته است.
مواد و روشها
در این پژوهش اثر شیب دامنه بر ضریب رواناب چهار خاك مختلف در آزمایشگاه شبیهساز بباران و فرسایش پژوهشکد ه حفاظظت خاك و آبخیزداري بررسی شد. این آزمایشگاه، با امکان تولید بارش از ارتفاع حدود 8 متري روي فلوم شیب پذیر - تا - %60 با ططول 6 و عرض 1 متر، محل مناسبی براي شبیه سازي مطالعات مرتبط با فرسایش و رواناب است. - عربخدري و همکاران، . - 1387
چهار منطقه مهم کشت دیم مشتمل بر شهر فراغی - شهرستان کلاله، استان گلستان - ، روستاي سرارود - شهرستان کرمانشاه، استان کرمانشاه - ، شهر کوهین - شهرستان قزوین، استان قزوین - و روستاي سراب ننیز - شهرستان گچسساران، استان کهگیلویه و بویراحمد - انتخاب - شکل - 1 و حدود 10 تن خاك سطحی از لایه 0-20 سانتیمتر به پژوهشکده انتقال یافت و خخاك هوا خشک از سرند 1/5 سانتیمتري عبور داده شد. برخی از مشخصات خاك سرند شده در جدول 1 ملاحظه میشود.
هر خاك در سه شیب 6، 12 و 25 درصد، به مدت 30 دقیقه تحت بارش 64 میلیمتر در ساعت قرار داده شد. احتمال وقوع بارشی با این شدت -مدت بسیار کم است. بنابراین، ضریب رواناب حاصله از این بارش استثنایی، قابل استفاده در طراحی انندازه چالله انتههایی ریزحوضهها و چالههاي فلسی شکل است. براي هر آزمایش، مطابق روشهاي معمول، لایه 20 سانتی متري خاك در فلوم آمادهسازي شد.
با قرار دادن ورققه فللزي و تقسسیم عرض یک متري فلوم به دو بخش نیم متري، دو تکرار به طور همزمان در نظر گرفته شد. پس از آماده شدن فلوم، خاك از کف فلوم بهآرامی اشباع و سپس تخلیه گردید. بعد از خروج آب اضافی، فلوم در شیب مورد نظر تنظیم و بارش آغاز شد. پس از شروع آزممایش، حدود یک لیتر رواناب در زمانهاي مشخص در مدت بارش به شرح زیر اندازهگیري شد.
− فواصل یک دقیقهاي در هشت دقیقه اول
− فواصل دو دقیقهاي از دقیقه هشت تا 18
− فواصل سه دقیقهاي از دقیقه 18 تا پایان آزمایش علاوه بر آن کل حجم رواناب در ظرفهاي جداگانهاي جمعآوري و اندازه گیري شد. با آگاهی از مقدار بارش، دبی لحظهاي رواناب در طول آزمایش، و حجم کل روانناب انندازهگیري شده، متوسط ضریب رواناب و ظرفیت نفوذ - ضریب نفوذ نهایی - محاسبه شد.
