بررسی اثر پخش سیلاب بر نفوذپذیری خاک (مطالعه موردی: پخش سیلاب داوودرشید کوهدشت)

مقدمه سیل از جمله بلایای طبیعی است که خرابی‌های فراوانی را در طبیعت به جای می‌گذارد. برنامه‌ریزی برای استفاده از سیلاب‌های فصلی ضمن اینکه اثرات تخریبی آن‌ها را کاهش می‌دهد، منبع آبی جدیدی را در اختیار مصرف‌کننده قرار می‌دهد. پخش‌سیلاب یکی از روش‌هایی است که زمینه را برای بهره‌برداری مطلوب از سیلاب‌ها فراهم می‌‌سازد. از جمله محدودیت‌هایی که پروژ‌های پخش سیلاب را تهدید می‌کند، کاهش تدریجی میزان نفوذ آب در خاک بوده که عمدتاً به دلیل مسدود شدن منافذ خاک در اثر پخش ذرات ریز و معلقی است که به‌وسیله سیلاب حمل می‌شود. ایستگاه پژوهشی پخش سیلاب داوودرشید کوهدشت با هدف مهار سیلاب، تغذیه سفره‌های آب زیرزمینی و سازگاری گونه‌های مختلف درختی در منطقه کوهدشت احداث شده است. مهم‌ترین مشکل این سامانه، تجمع رسوبات در سطح بوده که به مرور زمان باعث کاهش اثربخشی سامانه شده است. اهمیت ایستگاه پژوهشی پخش سیلاب داوودرشید کوهدشت زمانی مشخص می‌شود که تا قبل از احداث این طرح، شهر کوهدشت و روستای آب باریکی در معرض وقوع سیل قرار داشته‌اند. هدف از این پژوهش، بررسی تغییرات نفوذپذیری آب در خاک در ایستگاه پخش سیلاب داوود رشید کوهدشت، همچنین مقایسه این تغییرات نسبت به منطقه شاهد است. مواد و روش‌هاایستگاه پخش سیلاب داوود رشید در مختصات 42ً  َ33 ْ33 عرض شمالی و 03ً َ41 ْ47 طول شرقی (مساحت حدود 23 هکتار) در دشت کوهدشت قرار گرفته است. این پروژه در سال 1375 به بهره‌برداری رسیده است. این ایستگاه دارای شش حوضچه رسوبگیر و 18 کانال گسترشی است. ابتدا محدوده طرح روی نقشه توپوگرافی تعیین شد و منطقه‌ای شبیه به منطقه پخش سیلاب (مشابه از لحاظ اقلیمی و توپوگرافی، خاک‌شناسی) در فاصله 20 الی 50 متری به عنوان شاهد انتخاب شد. به منظور مقایسه نفوذپذیری خاک عرصه با زمین شاهد، نمونه‌برداری از خاک داخل نوارهای سیل گرفته (منطقه پخش) و زمین مجاور عرصه که سیلی در آن پخش نمی‌شود (منطقه شاهد) انجام شد. از عرصه پخش سیلاب 28 و عرصه شاهد 20 نمونه براساس روش سیستماتیک-تصادفی برداشت شد. در عرصه پخش سیلابی بین 18 کانال گسترشی با استفاده از یک ترانسکت نواری به صورت تصادفی مبادرت به اندازه‌گیری مقدار نفوذپذیری شد. مقدار نفوذ با استفاده از استوانه‌های مضاعف در فواصل زمانی 1، 2، 3، 4، 5، 6، 7، 8، 9، 10، 15، 20، 30، 60، 80 و 120 دقیقه (ثبت شد. برای تحلیل آماری داده‌های نفوذپذیری داخل و خارج عرصه آزمون t-student استفاده شد. برای مقایسه تغییرات نفوذپذیری آب در خاک در عرصه‌های مختلف پخش سیلاب در اثر سیل‌گیری، از آزمون کروسکال والیس استفاده شد. نتایج و بحثبررسی داده‌های برداشتی نفوذپذیری خاک در عرصه پخش سیلاب داوود رشید کوهدشت نشان می‌دهد که ظرفیت نفوذ نهایی در منطقه شاهد (4/12 سانتی‌متر در ساعت ) بیشتر از عرصه پخش سیلاب (2/9 سانتی‌متر در ساعت ) است. با توجه به جدول استاندارد نفوذ هر دو عرصه پخش سیلاب و شاهد در کلاس نفوذپذیری متوسط واقع شدند و تفاوت چندانی باهم ندارند. آزمون t در زمان‌های مختلف بین عرصه‌های پخش سیلاب و شاهد نشان می‌دهد که در زمان‌های 1، 2 و 30 دقیقه بین مقدار نفوذپذیری آب در خاک عرصه‌های پخش سیلاب و شاهد تفاوت معنی‌داری در سطح 5 درصد وجود دارد. در سایر زمان‌ها بین مقدار نفوذپذیری آب در خاک عرصه‌های پخش سیلاب و شاهد تفاوت معنی‌داری در سطح یک درصد وجود دارد. نتایج بررسی آماری با استفاده از آزمون کروسکال والیس در زمان‌های مختلف بین عرصه‌های بالادست، میانه و پایین‌دست پخش سیلاب نشان می‌دهد که در زمان‌های 1، 80، 120 و مجموع زمان‌های ساعت دوم بین مقدار نفوذپذیری آب در خاک عرصه‌های مختلف پخش سیلاب تفاوت معنی‌داری در سطح 5 و یک درصد وجود ندارد. در سایر زمان‌ها، از نظر این پارامتر در بین عرصه‌های مختلف (بالادست، میانه و پایین‌دست) پخش سیلاب تفاوت معنی‌داری در سطح 5 درصد وجود دارد. سرعت نفوذ نهایی در عرصه‌های بالادست، میانه و پایین‌دست به ترتیب 8/9، 7/3 و 8/1 سانتی‌متر بر ساعت بوده است. با توجه به جدول استاندارد نفوذ هر سه عرصه پخش در کلاس نفوذپذیری متوسط واقع شدند و تفاوت چندانی باهم ندارند.نتیجه‌گیریاز نتایج این پژوهش چنین استنباط می‌شود که عملیات پخش سیلاب، الگوی نفوذپذیری آب در خاک (مقدار و سرعت) را در عرصه پخش سیلاب داوود رشید کوهدشت تحت تاثیر قرار داده و منجر به کاهش سرعت نفوذ‌پذیری متوسط شده است. به دلیل تجمع آب در پشت پشته‌ها (داخل عرصه‌ها) قبل از خروج آب مازاد از دریچه‌ها، مقدار مواد معلق بیشتری ته نشین شده و در کل باعث کاهش نفوذپذیری شده که این کاهش در سطح یک درصد معنی‌دار هست. از نتایج بررسی سرعت نفوذ در عرصه‌های مختلف پخش سیلاب (بالادست، میانه و پایین‌دست) استنباط می‌شود، سرعت نفوذ در پایین دست عرصه پخش سیلاب بیشتر از بالادست و میانه است. این نتیجه‌گیری نشان می‌دهد که رسوبگذاری در بالادست باعث شده است که سرعت نفوذ آب در خاک کاهش یابد. به طورکلی، نتایج این پژوهش نشان می‌دهد که پخش سیلاب نفوذپذیری خاک را تحت ثاثیر قرار می‌دهد و باعث کاهش جزئی نفوذپذیری آب در خاک در طی زمان می‌شود. همچنین، مقدار این کاهش در عرصه‌های مختلف پخش سیلاب متفاوت بوده و از بالادست به سمت پایین دست عرصه پخش سیلاب (به دلیل رسوبگذاری کمتر) سرعت نفوذپذیری افزایش جزئی پیدا می‌کند، اما با توجه به مقایسات مربوط به ظرفیت نفوذ نهایی مشخص گردید که عرصه پخش سیلاب با منطقه شاهد از نظر نفودپذیری تفاوت چندانی باهم ندارند و از نتایج این تحقیق استنباط می‌شود که پس از حدود 30 سال از احداث این سامانه، همچنان نفوذپذیری مناسب و سریع است و در سال‌های آتی نیز نباید نگران چنین موضوعی شد. نتایج این پژوهش به مدیریت بهتر ایستگاه پژوهشی پخش سیلاب بر آبخوان داوودرشید کوهدشت کمک می‌کند.

investigating the effect of floodwater spreading on soil infiltration (case study: davudrashid kouhdasht floodwater spreading station)

introduction flood is one of the natural disasters that leaves a lot of damage in nature. planning to use seasonal floods, while reducing their destructive effects, provides a new source of water to the consumer. floodwater spreading is one of the methods that provides the basis for the optimal use of floods. among the limitations that threaten floodwater spreading projects is the gradual decrease in the amount of water infiltration in the soil, which is mainly due to the blocking of soil pores due to the spread of small and suspended particles that are carried by the flood. davudarshid kouhdasht floodwater spreading research station has been built with the aim of controlling floods, feeding underground water tables and adapting different tree species in this kouhdasht area. the most important problem of this system is the accumulation of sediments on the surface, which over time has reduced the effectiveness of the system. davudrashid kouhdasht floodwater spreading research station is important because before the construction of this project, kouhdasht city and ab bariki village were exposed to floods. the purpose of this research is to investigate the changes in water permeability in the soil at the davudrashid kouhdasht floodwater spreading station, and to compare these changes compared to the control area.materials and methodsthe davudrashid flood distribution station in the coordinates 33ْ 33َ 42ء north latitude and 47ْ 41َ 03ء east longitude (area of about 23 hectares) is located in kouhdasht plain. this project was put into operation in 1998.this station has 6 sedimentation ponds and 18 expansion channels. first, the scope of the project was determined on the topographic map and an area similar to the floodwater spreading area (similar in terms of climate and topography, soil) was selected as a control. in order to compare the permeability of the field soil with the control field, sampling was done from the soil inside the flooded strips (spreading area) and the land adjacent to the field where the flood does not spread (control area). 28 samples were selected from the floodwater spreading field and 20 samples based on systematic-random method. in the field of flood distribution between 18 expansion channels, a strip transect was randomly used to measure permeability. the amount of infiltration was recorded using double ring at time intervals of 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 15, 20, 30, 60, 80 and 120 minutes. t-student test was used in spss software for statistical analysis of permeability data. kruskal-wallis test was used in spss software to compare the changes in water permeability in soil in different areas of floodwater spreading due to flooding. results and discussionexamining the collected data shows that the final infiltration in the control area (12.4 cm/h) is more than the flood spreading area (9.2 cm/h). according to the standard infiltration table, both flood and control areas are in the medium permeability class and do not differ much from each other. the t-test at different times between the flood and control areas shows that there is a significant difference at the level of 5 percent between the water permeability in the soil of the flood and control areas at 1, 2, and 30 minutes. at other times, there is a significant difference between the amount of water permeability in the soil of the floodwater spreading areas and the control at the level of 1 percent. the results of statistical analysis using the kruskal-wallis test at different times between the upstream, middle and downstream areas of floodwater spreading show that at times 1, 80, 120 and the sum of the times of the second hour, there is a significant difference in the level of water permeability in the soil of different floodwater spreading areas at the level of 5 and one percent. at other times, in terms of this parameter, there is a significant difference at the level of 5 percent among the areas of flood distribution. the final infiltration speed in the upstream, middle and downstream areas was 8.9, 7.3 and 1.8 cm/hour, respectively. according to the standard penetration table, all three broadcast arenas are in the middle penetration class and do not differ much from each other.conclusionfrom the results of this research, it is concluded that the floodwater spreading operation has affected the pattern of water permeability in the soil (amount and speed) in the field of davudrashid kouhdasht floodwater spreading and has led to a decrease in the average permeability speed. due to the accumulation of water behind stacks (inside the arenas) before the exit of excess water from the valves, significant amount of suspended material has settled down and in general has caused a decrease in permeability, which is significant at the level of 1%. it can be concluded from the results of investigating the infiltration rate in different areas of flood spreading, the infiltration rate in the downstream of the floodwater spreading area is higher than the upstream and middle of the area. this conclusion shows that the upstream sedimentation has reduced the rate of water infiltration in the soil. in general, the results of this research show that flood spreading affects soil permeability and causes a slight decrease in soil water permeability over time. also, the amount of this reduction is different in different areas of floodwater spreading and from the upstream to the downstream of the floodwater spreading area (due to less sedimentation), the rate of infiltration increases slightly, but according to the comparisons related to the final infiltration capacity, it was determined that the spreading area the flood and the control area are not much different in terms of infiltration, and from the results of this research, it can be concluded that after about 30 years of the construction of this system, the infiltration is still appropriate and fast, and we should not worry about such an issue in the coming years. the results of this research can be used for better management of floodwater spreading station on davudrashid kouhdasht aquifer.