تغییرات مکانی و زمانی توزیع اندازه ذرات رسوب تحت تأثیر فرسایش ناشی از رواناب

فرسایش خاک فرآیندی پویاست که توزیع اندازه ذرات طی وقوع آن با زمان و مکان تغییرات زیادی دارد. شناخت دینامیکی توزیع اندازه ذرات رسوب، یکی از مبانی مدل سازی فرسایش خاک، انتقال عناصر غذایی، آلاینده‎ها و ذرات ریز محسوب می‎شود. تحقیق حاضر با هدف بررسی فرآیندها و مکانیسم‎های حمل ذرات ناشی از فرسایش ورقه‎ای با تأکید بر تغییرات زمانی و مکانی و با استفاده از فلوم آزمایشگاهی اجرا شد. آزمایش‎ها به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملاً تصادفی و از طریق ایجاد ترکیب های مختلف شیب (1/5 و 2 درصد) و دبی جریان (75، 100، 125، 150، 175 و 200 میلی‎لیتر در ثانیه) و خاک (با اسامی زراعی و ماسه ای) در سه تکرار انجام شد. نتایج نشان داد که شرایط هیدرولیکی جریان و همچنین توزیع اندازه ذرات خاک، نقش اساسی در انتقال انتخابی ذرات رسوب ایفا می‎کنند به‎نحوی‎که در خاک زراعی، دو پیک در توزیع اندازه ذرات رسوب مشاهده شد. در پیک اول (ذرات ریز با اندازه 0/042 میلی‎متر)، مکانیسم غالب حمل ذرات، بار معلق-جهشی بود و در پیک دوم (ذرات درشت با قطر 1/5 میلی متر)، مکانیسم حمل بار بستر غالب بود. از سویی، با افزایش قدرت جریان ناشی از افزایش شیب و یا دبی جریان، شرایط به‎تدریج از حالت انتخابی برای ذرات ریز خارج شد و هم ذرات ریز و هم ذرات درشت منتقل شدند. در خاک ماسه‎ای، تنها یک پیک آن هم برای ذرات با دامنه اندازه 0/109 تا 0/175 میلی‎متر مشاهده شد. به علاوه با افزایش قدرت جریان، فراوانی ذرات ریز (کلاس اندازه 0/109 میلی‎متر و کلاس‎های کوچک‎تر از آن)، در رسوب کاهش نشان داد. در مقابل با افزایش قدرت جریان، درصد ذرات در کلاس‎ اندازه ‎ 0/218 میلی متر و کلاس‎های بزرگ تر از آن افزایش یافت. با افزایش قدرت جریان در هر دو خاک، اهمیت نسبی انتقال ذرات به صورت بار معلق و بار بستر به ترتیب کاهش و افزایش پیدا کرد. یافته‎های این تحقیق نشان داد که ارتباط منطقی بین توزیع اندازه ذرات رسوب و در نتیجه مکانیسم‏ حمل ذرات با شرایط هیدرولیکی جریان نظیر شیب و دبی جریان (قدرت جریان) و همچنین توزیع اندازه ذرات خاک در معرض فرسایش وجود دارد.