تحلیل روند و الگوی تغییرات روانآب و رسوب در مقادیر مختلف رس خاک و سطوح سنگی

عوامل مختلفی بر فرآیند تولید روان آب و رسوب در طی رگبار اثرگذار هستند. از میان خصوصیات خاک، رس از مهم ترین عوامل در پیوند خاکدانه ها و نفوذپذیری است. بخش های سنگی نیز بر فرآیندهای هیدرولوژیکی و فرسایشی اثر می گذارند، ولی این ارتباطات در مقادیر مختلف به صورت معکوس یا مستقیم نمایان می شود. لذا بررسی اثر رس و سطوح سنگی در فرسایش خاک ضرورت می یابد. همچنین مدل سازی رفتار روانآب و رسوب به دلیل محدودیت های اندازه گیری در راستای تقلیل خسارات ناشی از سیلاب و رسوب گذاری امری اجتناب ناپذیر است. لذا در پژوهش حاضر از شبیه ساز باران و کرت های آزمایشی استفاده گردید تا امکان اعمال تیمارها در حدود مورد نظر میسّر شود. سپس در قالب طرح فاکتوریل، 6 طبقه اختلاط با درصدهای مختلف رس درون خاک (0، 10، 20، 30، 40 و 50 درصد) و 6 طبقه از سطوح نفوذناپذیر (0، 5، 10، 15، 20 و 25 درصد) در سه تکرار (جمعاً 108 کرت آزمایشی) مورد تحلیل قرار گرفت. برای بررسی تغییرات زمانی روان آب و رسوب طی 30 دقیقه شبیه سازی، نمونه برداری در فواصل 5/2 دقیقه ای انجام شد. آنالیز روند نشان داد که در تمامی تیمارهای مذکور روانآب افزایش معنی داری دارد (01/0>p)، در حالی که روند تولید رسوب با افزایش محتوی رس کاهش یافت. همچنین در تولید روانآب و رسوب، رس نسبت به سطوح سنگی عامل تعیین کننده تری بوده است. نهایتاً مدل های معکوس و منحنی s بهترین برازش بر روند روانآب را دارا بودند. اما روند تولید رسوب و نیز معادلات رگرسیونی بین روانآب و رسوب عمدتاً از الگوی سه جمله ای تبعیت نمودند.

Trend and pattern analysis of runoff and sediment in different soil clay contents and surface rock fragments

Different factors affect the runoff and sediment production during storm conditions. Among different soil properties, clay content is one of the most important bonding agents for aggregation and infiltration. Rock fragments also affect hydrological and erosional processes, but these relationships in various soil clay contents or surface rock fragments may be positive or negative, thus examination of these effects is of importance in erosion process. Besides, runoff and sediment modeling is essential, because of the difficulties associated with measurements, for any sediment and flood remediation efforts. In this study, in order to have control on levels of variables for each treatment, a set of rainfall simulation system at experimental plots was utilized. In the next step, factorial design including 6 groups of clay treatments (0, 10, 20, 30, 40 and 50 percent) and 6 groups of impermeable surface treatments (0, 5, 10, 15, 20 and 25 percent), each in 3 replicates, (totally 108 experimental plots) was used. To study temporal variations of runoff and sediment, 30minute rainfall simulations were run with sampling in 2.5min intervals. Trend analysis showed that in all mentioned treatments, runoff volume increased significantly (p<0.01) but sediment production trend decreased when soil clay content increase. Also, in runoff and sediment production, clay content had the main role when compared to surface rock fragments. Finally, Inverse and Scurve models had best fits on runoff trends. However, sediment production trend and regression models between runoff and sediment mainly both had cubic patterns.