بررسی آزمایشگاهی اثر پوشش سنگ ریزه سطحی بر ضریب زبری، تنش برشی و تلفات خاک

شرایط سطح خاک مانند زبری، ساختمان، پوشش گیاهی و پوشش سنگ ریزه اهمیت زیادی در کنترل نفوذ آب به خاک، رواناب و فرسایش خاک دارد. پوشش سنگ ریزه سطحی به طور مستقیم فرآیندهای فرسایش را به خصوص در مناطق خشک و نیمه خشک که پوشش گیاهی کمی دارند، تحت تاثیر قرار می­دهد. هدف از تحقیق حاضر، بررسی آزمایشگاهی اثر پوشش سنگ­ریزه سطحی بر میزان تلفات خاک و خصوصیات هیدرولیکی جریان نظیر ضریب زبری و تنش برشی در یک نمونه خاک لسی از استان گلستان بود. در این تحقیق، شبیه سازی رواناب با استفاده از یک فلوم 0/5×6 متر و در شیب ثابت سه درصد انجام شد. تیمارها شامل سطوح مختلف پوشش سنگ ریزه (صفر، 10، 20 و 30 درصد) و دبی جریان های سطحی (4-^10×0/5، ­10^4-×1و 4-^10×15 مترمکعب در ثانیه) بودند. براساس نتایج، با افزایش پوشش سنگ ریزه از صفر به 30 درصد در دبی های جریان 4-^10×0/5، 10^4-×1و 10^4-×1/5، به ترتیب سرعت نسبی جریان 68/9، 67/74 و 70/9 درصد کاهش یافت. مقادیر ضریب زبری و تنش برشی نسبی با افزایش پوشش سنگ ریزه به صورت خطی (0/99=r2) افزایش یافت. علاوه بر آن، با افزایش پوشش سنگ ریزه از صفر به 30 درصد، مقدار تلفات خاک نسبی در دبی جریان های 4-^10×0/5، 10^4-×1و 10^4-×1/5، به ترتیب 85/0، 83/7 و 73/6 درصد کاهش یافت. کاهش تلفات خاک رابطه نمایی (0/98=r2) با پوشش سنگ ریزه را نشان داد.

Laboratory Investigation of Surface Rock Fragment Cover Effects on Roughness Coefficient, Shear Stress and Soil Loss

Soil surface conditions such as roughness, structure, vegetation and rock fragment cover have very important effects on infiltration, runoff and soil erosion. Rock fragments at the soil surface directly affects soil erosion processes, particularly in arid and semiarid environments where vegetation cover is poor. The objective of the present research was to study the influence of rock fragment cover on the rate of soil loss and the hydraulic properties of flow such as roughness coefficient and shear stress in a loess soil sle from Golestan province. The investigation was conducted using a flume with 6 m length, 0.5 m width, and 3% gradient. The treatments included rock fragment covers (0, 10, 20 and 30%), and flow discharges of 0.5, 1.0 and 1.5 (104 m3 s1). With increasing of rock fragment cover from 0 to 30% in flow discharges of 0.5, 1.0 and 1.5 (104 m3 s1), relative velocity of water flow decreased 68.9, 67.7 and 70.9%, respectively. The value of relative roughness coefficient and shear stress increased linearly (R2=0.99) with increasing of rock fragment covers. In addition, with increasing of rock fragment cover from 0 to 30%, the rate of relative soil loss in flow discharges of 0.5, 1.0 and 1.5 (104 m3 s1) decreased 85.0, 83.7 and 73.6%, respectively. Decreasing soil loss rate was related to Rock fragment cover by an exponential function (R2=0.98).