بررسی تغییرات زمانی و مکانی نفوذپذیری و بازده حوضچه‌های تغذیه مصنوعی در شرایط جریان‌های رسوبی (مطالعه آزمایشگاهی)

کاهش نفوذپذیری خاک در اثر ته‌نشینی ذرات معلق، یکی از موانع اصلی در عملکرد بهینه سامانه‌های تغذیه مصنوعی آبخوان‌ها به شمار می‌رود. در این پژوهش، تاثیر غلظت رسوبات (0/5، 2 و 4 گرم بر لیتر)، اندازه ذرات خاک و توزیع عمقی بر فرایند انسداد در ستون‌های آزمایشگاهی بررسی شد. نتایج نشان داد که کاهش نفوذپذیری در دو مرحله رخ می‌دهد: در مرحله اول با افت اولیه سریع به‌دلیل انسداد منافذ درشت در 10 دقیقه نخست، و مرحله دوم که در آن سیستم به تعادل نسبی می‌رسد. افزایش غلظت رسوبات موجب افت سریع‌تر و رسیدن به مقادیر تعادلی کمتر شد. خاک‌های ریزدانه با وجود نفوذپذیری اولیه کمتر، پایداری عملکرد بیشتری در برابر انسداد نشان دادند؛ در حالی‌که خاک‌های درشت‌دانه، کاهش شدیدتری را تجربه کردند. همچنین تحلیل عمقی نشان داد بیشترین افت نفوذپذیری در عمق 40 تا 50 سانتی‌متر رخ داده و در عمق‌های کمتر به‌دلیل کاهش تراکم ذرات معلق، مقدار نفوذپذیری افزایش یافته است. این یافته‌ها می‌توانند در انتخاب مصالح، طراحی لایه‌های زیرین حوضچه، پیش‌بینی عمر مفید سامانه و تنظیم بار رسوبی ورودی برای افزایش بهره‌وری سامانه‌های تغذیه مصنوعی کاربرد داشته باشند.

temporal and spatial variations in permeability and efficiency of artificial recharge basins under sediment-laden flow conditions (laboratory study)

the reduction of soil permeability due to the sedimentation of suspended particles is a significant challenge to the efficient operation of artificial recharge systems. in this study, the effects of sediment concentration (0.5, 2, and 4 g/l), soil particle size, and vertical distribution on clogging processes were investigated using laboratory soil column experiments. the results showed a two-phase decrease in permeability: a rapid initial drop caused by the blockage of coarse pores during the first 10 minutes, followed by a second phase where the system reached a relative equilibrium. higher sediment concentrations led to a faster decline and lower equilibrium values of permeability. fine-grained soils, despite having lower initial permeability, demonstrated greater resistance to clogging, while coarse-grained soils experienced more severe reductions. vertical analysis indicated that the most significant permeability loss occurred at a depth of 40-50 cm, while deeper layers showed increased permeability due to the limited penetration of suspended particles. these findings can inform the selection of appropriate materials, the design of subsurface layers in recharge basins, the prediction of system lifespan, and the regulation of sediment load in inflows to enhance the efficiency and sustainability of artificial recharge systems.