بررسی برخی شاخص های کمی و کیفی جریان ترجیحی در ساختمان‌های مختلف خاک

جریان ترجیحی با ایجاد مسیری مستقیم و سریع برای انتقال آلاینده ها، آلودگی آب های زیرزمینی را به دنبال دارد. به همین منظور، این مطالعه با هدف بررسی و مقایسه برخی شاخص های کمی و کیفی جریان ترجیحی در ساختمان های مختلف خاک، در استان لرستان صورت گرفت. مطالعه به صورت آزمایشگاهی و بر روی ستون های دست نخورده با سه نوع ساختمان مختلف (دانه ای، مکعبی و فشرده) و یک خاک دست خورده در قالب طرح کاملاً تصادفی (crd) و با 3 تکرار صورت گرفت. به منظور رسم منحنی رخنه در هر ساختمان خاک، تزریق بروماید با غلظت 50 میلی گرم بر لیتر توسط دستگاه نفوذسنج مکشی تحت مکش 15– میلی متر به ستون های خاک صورت گرفت. منحنی رخنه بروماید ساختمان های مختلف رسم و بر اساس آن، شاخص های کمی جریان ترجیحی از قبیل شاخص میانگین زمان منحنی رخنه (μ1) و شاخص چولگی منحنی رخنه (s) محاسبه شدند. همچنین به منظور بررسی کیفی و مشاهده مسیرهای جریان ترجیحی، آزمایش نفوذ ماده ردیاب رنگی و پردازش تصاویر در ستون های مختلف خاک انجام شد. نتایج نشان داد که نوع ساختمان خاک تاثیر معنی داری بر وقوع جریان ترجیحی در خاک های مختلف مورد مطالعه داشت. مقایسه شکل منحنی های رخنه ساختمان های مختلف، وقوع جریان ترجیحی را در خاک های با ساختمان مکعبی و دانه ای و عدم وقوع این پدیده را در خاک های با ساختمان فشرده و دست خورده به خوبی نشان داد. همچنین شاخص میانگین زمان رخنه (0.2 و 0.39) و شاخص چولگی منحنی رخنه (1.17 و 1.45) به ترتیب در ساختمان های مکعبی و دانه ای تایید کننده وقوع جریان ترجیحی در این خاک ها بودند. نتایج حاصل از پردازش تصویر نشان داد که عمق نفوذ ماده ردیاب رنگی در خاک با ساختمان مکعبی به ترتیب 29، 62 و 70 درصد بیشتر از خاک های با ساختمان دانه ای، فشرده و خاک دست خورده بود که نقش نوع و توسعه ساختمان را در ایجاد جریان ترجیحی نشان داد.

Study of some quantitative and qualitative indices of preferential flow in different soil structures

The preferential flow is enhanced by the nature of the soil structure and by providing a direct and rapid flow for transferring pollutants, leads to pollution of groundwater. Therefore, the purpose of this study was to investigate and compare some quantitative and qualitative preferential flow indices in different soil structures in Lorestan province. The study was conducted on un distributed soil columns with three different structures namely: (Granular, Blocky, and Massive) and a distributed soil with 3 replicate in a completely randomized design. In order to the plot breakthrough curve in each soil structure, injections of bromide at a concentration of 50 mg/L were carried out using a tension infiltrometer device under tension of 15millimeter to soil columns. The breakthrough curve of different structures was plotted and accordingly the quantitative parameters of the preferential flow such as the mean time of breakthrough curve ( ) and the skewness index of the breakthrough curve (S) were calculated. For the study the paths of preferential flow, the infiltration of the dye tracer and image processing in different soil columns were performed. The results showed that soil structure had a significant effect on preferential flow occurrence in different soils. The comparison of breakthrough curve shape for different structures, showed the occurrence of preferential flow in blocky and granular soils and nonoccurrence of this phenomenon in massive and disturbed soils. Also, the index of mean breakthrough time (0.2 and 0.39) and the skewness of breakthrough curve (1.17 and 1.45), in blocky and granular structures respectively confirmed the occurrence of preferential flow in these soils. The results of image processing showed that the infiltration depth of the tracer material in blocky structure was 29, 62 and 70% higher than granular, massive and disturbed structures, which demonstrated the role of type and enhancement of structure on occurrence preferential flow.