بررسی امکان‌پذیری کاربرد باران‌ساز برای طراحی سامانه‌های کوچک سطوح آبگیر باران

شبیه سازهای باران ابزاری مناسب برای پژوهش های مرتبط با فرایند فرسایش و رواناب هستند. لیکن امکان استفاده از این وسیله در مباحث دیگر نیز وجود دارد. مثلا در طراحی ابعاد سامانه های آبگیر باران از قبیل ریز حوزه ها (micro catchments) برای درختکاری در دامنه ها و همچنین هلالی های آبگیر در مراتع و تعیین ابعاد حوضچه جمع آوری آب، آگاهی از ضریب رواناب و حجم آب جمع شده ناشی از بارش ضروری است. به این منظور در یک پژوهش ملی چند تن خاک از چهار زمین دیم منتخب مشتمل بر فراغی (استان گلستان)، سرارود (استان کرمانشاه)، کوهین (استان قزوین) و سراب ننیز (استان کهگیلویه و بویراحمد) به آزمایشگاه شبیه‌ساز باران و فرسایش پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری منتقل شد و پس از آماده سازی به روش های استاندارد، تحت بارشی به شدت 64 میلی متر در ساعت در سه شیب 6، 12 و 25 درصد به مدت 30 دقیقه قرار گرفت. چنین بارانی احتمال وقوع کمی دارد و قابل استفاده برای طراحی سامانه های مذکور است. دبی خروجی در طول آزمایش با فواصل 1 تا 3 دقیقه (جمعا در 17 نوبت) و حجم کل رواناب اندازه گیری و سپس ضریب رواناب و ظرفیت نفوذ خاک ها با توجه حجم بارش محاسبه شد. ظرفیت نفوذ خاک ها بین حدود 3 تا 6 سانتی متر بر ساعت بدست آمد. ضریب رواناب این خاک ها (به استثناء خاک سرارود با نفوذ بالا) بین 50 تا 90 درصد محاسبه شد. با توجه به ویژگی های خاک ها، به نظر می رسد ساختمان خاک، وزن مخصوص و مقدار ماده آلی عوامل تعیین کننده ظرفیت نفوذ باشند. حجم رواناب (به استثناء خاک سرارود) در شدیدترین رویدادها از هر مترمربع بین 15 تا 30 لیتر برآورد شد که در طراحی سامانه های سطوح آبگیر مذکور در بالا کاربرد دارد. برای خاک ها با نفوذپذیری بالا، کوبیدن خاک یا استفاده از روش های دیگر برای کاهش نفوذ و افزایش ضریب رواناب توصیه می شود.

Investigating the application of rainfall simulator for designing micro-catchment systems

Rain simulators are suitable tools for research related to the process of erosion and runoff. However, it is possible to use these simulators on other topics as well. For example, in designing the rainwater catchment systems such as microcatchments for planting trees on slopes, curve pits in pastures, and determining the size of the water collection pond, knowledge of runoff coefficient and volume of collected water are essential. For this purpose, in a national study, several tons of soil from four selected rainfed lands including Faraghi (Golestan province), Sararoud (Kermanshah province), Kouheen (Qazvin province), and Sarab neniz (Kohgilouyeh and BoyerAhmad province) were transferred to the Rainfall Simulation and Erosion Laboratory of the Soil Conservation and Watershed Management Research Institute and after preparation by standard methods, the soils were subjected to a heavy rainfall of 64 mm per hour on three slopes of 6, 12 and 25% for 30 minutes. Such rainfall is unlikely to occur and can be used to design rainwater catchment systems. Outlet flow during the experiment was measured at intervals of 1 to 3 minutes (17 times in total) and the total runoff volume, and then the runoff coefficient and soil infiltration capacity were calculated according to the rainfall volume. In addition, soil infiltration capacity was calculated about 3 to 6 cm per hour. The runoff coefficient of these soils (except Sararoud soil with high infiltration) was calculated between 50 to 90%. According to the characteristics of the soil, soil structure, specific weight, and the amount of organic matter are the factors that determine the infiltration capacity. The volume of runoff (except Sararoud soil) in the most severe events was estimated between 15 to 30 liters per square meter, which is used in the design of the rainwater catchment systems. For soil with high infiltration, it is recommended to compact the soil or use other methods to reduce the infiltration and increase the runoff coefficient.