5536494-474133

-23058-152846

نشریه حفاظت منابع آب و خاك، سال چهارم، شماره چهارم، تابستان 1394

اثر میزان رس، ارتفاع آبشار و سرعت جریان در خاك هاي چسبنده بر فرسایش پس رونده
معصومه عاشوریان*، محمود شفاعی بجستان2 و حسین بابازاده3

1*) دانشجوي دکتري؛ گروه علوم و مهندسی آب؛ دانشگاه آزاد اسلامی؛ واحد علوم و تحقیقات؛ تهران؛ ایران
m.ashourian@srbiau.ac.ir :نویسنده مسئول مکاتبات *
استاد؛ دانشکده مهندسی علوم آب؛ دانشگاه شهید چمران؛ اهواز؛ ایران
دانشیار؛ گروه علوم و مهندسی آب؛ دانشگاه آزاد اسلامی؛ واحد علوم و تحقیقات؛ تهران؛ ایران
21928374185

تاریخ دریافت: 18/12/1393 تاریخ پذیرش: 21/06/1394

چکیده
فرسایش پس رونده یک تغییر ناگهانی در ارتفاع یا شیب است که آبکند ها و دره هایی را ایجاد می کند و بسته به عوامل مختلف می تواند در محدوده ي ارتفاعی کم تر از چند سانتی متر تا چند متر تغییر نماید و به سمت بالادست حرکت کند. این پدیده یکی از مشخص ترین انواع فرسایش در تلفات خاك و از مهم ترین منابع تولید رسوب است. از این رو شناخت این پدیده، میزان مهاجرت و میزان تولید رسوب آن حائز اهمیت است. در تحقیق حاضر تعداد هفت نمونه خاك چسبنده، با ترکیب متفاوت رس و سیلت تحت شرایط مختلف ارتفاع پیشانی آبشار و سرعت جریان مورد آزمایش قرار گرفت و در نهایت میزان تغییرات مهاجرت و رسوب تولید شده بررسی شد. آزمایش ها تا ثابت شدن میزان مهاجرت ادامه داشت .یکی از پدیده هاي تاثیرگذار در آزمایش ها، تشکیل ترك هاي کششی در سطح خاك می باشد. اندازه و تعداد ترك ها رابطه ي عکس با درصد رس دارد. هرچه چسبندگی رسوب بیش تر باشد ،مهاجرت آبشار به سمت بالادست با زاویه ي قائم تري می باشد. زاویه شیب آبشار در شرایط رس خالص 6/34 درجه بود، اما در خاك با 50 درصد رس، به 40 درجه افزایش یافت. با کاهش 50 درصدي رس، میزان پس روي و سرعت متوسط آن ،3 برابر حالتی بود که در آن رس 10 درصد کاهش داشت. همچنین کاهش تراز پیشانی 5/3 برابر، سرعت متوسط آن 5/4 برابر و دبی متوسط رسوب 3 برابر افزایش داشت.
کلید واژه ها: آبکند ها؛ ترك هاي کششی؛ رسوب؛ زاویه شیب پرتگاه
مقدمه
فرسایش خاك در مقیاس جهانی، منطقه اي و محلی یکی از معضلات اساسی می باشد (صادقی و همکاران ،1394). رسوب ناشی از فرسایش خاك به عنوان مهم ترین نمایه هاي تخریب اراضی، چالشی مهم در بحث توسعه ي پایدار و تهدیدي بر زیست بوم ها تلقی می شود (خیرفام و وفاخواه، 1393). فرسایش پسرونده1 یکی از مشخص ترین انواع فرسایش در تلفات خاك است (2002Kukal S.S, Matharu G.S., ). بیش تر از 60 درصد فرسایش ها در رودخانه ها از همین نوع است Alonso et )(2002al., . فرسایش پس رونده یکی از مهم ترین منابع تولید رسوب است، به طوري که 50 تا 80 درصد رسوبات حاصل از فرسایش آبی را شامل
71054208246787

سال

چهارم

/
شماره

4
/

سال

چهارم

/

شماره

4

/

می شود (2004Martinez-Casasnovas et al., ) که براي مخازن سدهاي احداث شده، هدر رفت خاك و رسوب گذاري رودخانهها بسیار مهم است (قنواتی و همکاران، 1392). این پدیده یک تغییر ناگهانی در ارتفاع یا شیب است که آبکند ها و دره هایی را ایجاد می کند و بسته به عوامل مختلف می توانند در محدوده ي ارتفاعی کمتر از یک اینچ تا چندین فوت تغییر نماید و به سمت بالادست حرکت کند ( ;1960Brush and Wolman,
1983Gardner, ). جریان فوق بحرانی براي تشکیل و توسعه پدیده فرسایش پس رونده ضروري است (Bryan, 1990). زمانی که بستر رودخانه از ماسه تشکیل شده باشد، این پدیده خیلی سریع تر اتفاق می افتد و زمانی که بستر چسبنده (رسی) باشد، این روند کندتر می شود (2008Papanicolaou et al., ). این نوع فرسایش می تواند خطري جدي در کمین ابنیه هاي فنی باشد (داودي راد و همکاران ،1386) و خسارات اقتصادي قابل توجهی را ایجاد کند (بالنده و همکاران،1392). وقوع این پدیده بر خط القعر رودخانه ها، به ویژه رودخانه هاي کوچک، تاثیر می گذارد و عامل اولیه اي براي گسترش فرسایش و آبشستگی سواحل رودخانه ها می باشد( Papanicolaou et 2012al., ). وقتی در پیشانی آبشار لایه ي سطحی نسبت به لایه هاي زیرین فرسایش پذیري کم تري داشته باشد ،جریان آب باعث شسته شدن لایه زیرین می شود و پدیده غارکنی اتفاق می افتد. این پدیده باعث ناپایداري و ایجاد ترك هایی در سطح خاك شده، که باعث فرو ریختگی آبشار می شود (1989May, ). هرچه چسبندگی رسوب بستر بیش تر باشد، حرکت این آبشارها به سمت بالادست با زاویه ي قائم تري مشاهده می شود. پدیده فرسایش پس رونده می تواند در مناطق با چسبندگی کم تر هم دیده شود. هر چه چسبندگی کم تر باشد، سرعت حرکت بیش تر می شود (2001 Wilcox et al.,) . آبشارها در فرسایش پس رونده، براساس شکل آبشار(شامل تک پله اي و چند پله اي) و کف آبشار( شامل فرسایش پذیر و فرسایش ناپذیر)، تقسیم بندي می شوند(2005 ,Zhu et al.).
مطالعات میدانی در خصوص فرسایش پس رونده از دهه60 شروع شده و هدف این مطالعات عمدتا مربوط به یک ناحیه خاصی است. تعدادي از مطالعات منتشر شده نیز در آزمایشگاه و براي خاك هاي غیرچسبنده و یا به صورت ترکیبی می باشد .در نظر گرفتن همزمان تمام متغیرهاي موثر در مساله کنش و فرسایش در کارهاي آزمایشگاهی کار بسیار مشکلی می باشد، بنابراین هر کدام از محققان با در نظر گرفتن برخی از متغیرها، آزمایش هاي خود را انجام داده اند (مکاریان و همکاران ،1394). زمان انجام این آزمایش ها از چند دقیقه تا ساعتها متغیر بود
(1983Gardner,). Gardner (1983) به بررسی آزمایشگاهی مهاجرت پیشانی آبشار به بالادست پرداخت. او در ابتدا از نمونه خاکی را با ترکیب 70 درصد ماسه ،19 درصد رس سیلتی و 11 درصد کائولینیت، به عنوان سنگ بستر قرار داد و بعد از چند هفته با ماسه ي ریزي که شامل 20 درصد رس سیلتی و 11 درصد شن ریز بود، سطح سنگ بستر را پوشش داد. مشاهده کرد که میزان فرسایش در لایه سطحی بیش تر از لایه زیرین، لایه چسبنده تر، بود. به این نتیجه رسید که میزان ناپیوستگی در رسوبات انتقالی ناشی از فرسایش در بالادست آبشار، در رسوبات چسبنده نسبت به رسوبات غیرچسبنده، به مراتب بیش تر است.
Robinson و Hanson (2001) به بررسی آزمایشگاهی فرسایش پس رونده یک نمونه خاك متراکم شده، شامل 25درصد رس ،40 درصد سیلت و 35 درصد ماسه، با مقادیر مختلف رطوبت ،پرداختند. با بررسی رابطه چگالی و مقدار رطوبت به این نتیجه رسیدند که با افزایش مقاومت خاك، دانسیته نیز زیاد می شود و میزان فرسایش پس رونده کاهش می یابد.
5705088237643

سال

چهارم

/

شماره

4
/

تابستان

94

سال

چهارم

/



قیمت: تومان

دسته بندی : منابع آب خاک

دیدگاهتان را بنویسید