بررسی فرسایش‌پذیری مالچ‌های زیستی در سطوح شیب‌دار با استفاده از شبیه‌سازی بارش

Abstract

یکی از دلایل مهم فرسایندگی خاک و تولید رسوب در شبکه‌های فرعی آبیاری و زهکشی ناپایداری خاک کانال‌ها است. مکانیسم فرسایش در این نوع کانال‌ها ابتدا در اثر برخورد قطرات باران و شکسته شدن خاکدانه‌ها شروع می‌شود، به‌طوری‌ که ذرات ریز شکسته شده باعث انسداد منافذ خاک می‌شود. در این حالت، نفوذپذیری خاک نسبت به حالت اولیه کاهش ‌یافته، باعث افزایش رواناب می‌شود. افزایش رواناب در شیب‌های متوسط تا تند، تنش برشی را به‌ شدت افزایش داده و موجب تخریب خاک و تولید رسوب می‌شود. برای جلوگیری از این معضل استقرار پوشش گیاهی راه‌کاری مناسب است، اما در مواردی استقرار پوشش گیاهی به‌علت شرایط ویژه به‌سادگی امکان‌پذیر نیست و در کوتاه‌مدت نیز به نتیجه نمی‌رسد. یکی از راه‌های مهار فرسایش در اراضی شیب‌دار، استفاده از سازه‌های مختلف مکانیکی است که معمولا در پروژه‌های مهندسی مورد استفاده قرار می‌گیرد که با هزینه‌های بسیار زیادی همراه است. راه‌حل دیگری که در این پروژه مورد بررسی و آزمون قرار گرفت، استفاده از مواد اصلاح‌کننده طبیعی مانند انواع مالچ‌های زیستی است. در این پژوهش سازوکار استفاده از چهار نوع مالچ زیستی مختلف بر پارامترهای مختلف مقاومت فرسایشی خاک روی دیواره کانال‌های زهکش، به‌صورت آزمایشگاهی با استفاده از شبیه‌سازی بارش، مورد بررسی قرار گرفت. این پژوهش با هدف تعیین نوع و مناسب‌ترین تراکم از مالچ‌های مختلف در کاهش فرسایش جداره جانبی کانال‌های شبکه آبیاری و زهکشی دشت ارایض خوزستان، در آزمایشگاه شبیه‌ساز باران پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری با استفاده از خاک و سایر مشخصات فیزیکی منطقه انجام شد. به‌طوری‌ که با استفاده از چهار نوع مالچ زیستی، که در سه غلظت مورد استفاده قرار گرفت، حداقل 40 آزمایش بر روی نمونه خاک منطقه مورد پژوهش انجام شد و ویژگی‌های مختلف اندازه‌گیری شد. برای همه آزمایش‌ها مقدار 25 کیلوگرم نمونه خاک در داخل تشتک‌های فلزی قرار داده شد و به‌صورت دستی با اعمال فشردگی لازم تا رساندن به جرم مخصوص ظاهری خاک در طبیعت، فشرده شد. تیمارهای آزمایشی در فلوم‌هایی با شیب یک به 1.25 مشابه شیب جانبی زهکش‌ها، در دو شدت بارندگی 30 و 80 میلی‌متر بر ساعت شبیه‌سازی شدند. نتایج نشان داد که همه تیمارهای مالچ در مقایسه با نمونه شاهد تأثیر معنی‌داری در کاهش رسوب داشتند و تأئید نمود، مالچ‌های زیستی نقش مؤثری در کنترل فرسایش از جداره جانبی کانال‌های زهکش دارند. نتایج مشخص نمود که حضور پوشش مالچ تا بیش از 90 درصد منجر به کاهش رسوب ناشی از باران می‌شود، لذا مالچ‌های 1 و 4 دارای بیشترین تأثیر در کاهش میزان فرسایش از جداره کانال‌های زهکش بودند. همچنین، مشخص شد افزایش غلظت مالچ‌های مورد استفاده در تمامی تراکم‌ها، در کاهش میزان رسوب خروجی تأثیر زیادی داشته است.