کاربرد طرح مرکب مرکزی برای پیش‌بینی تلفات خاک و سرعت رواناب سطحی در حضور سنگریزه‌ی سطحی

Abstract

اثر پوشش سنگریزه­ی سطحی بر فرآیند­های فرسایش آبی، از موضوعات مهم و مورد توجه در تحقیقات فرسایش خاک در طول دو دهه­ی اخیر محسوب می­شود. اثرات گوناگون متغیرهای مربوط به سنگریزه­ی سطحی نظیر پوشش، اندازه و موقعیت سنگریزه سبب پیچیدگی مدل­سازی نقش آن در فرسایش خاک می­گردد. هدف از این مطالعه، مدل­سازی کمی اثر توأم پوشش سنگریزه­ی سطحی، اندازه­ی سنگریزه و دبی جریان بر تلفات خاک و سرعت رواناب سطحی با استفاده از روش پاسخ سطح و بر مبنای طرح مرکب مرکزی بود. برای این منظور آزمایش­های شبیه­سازی رواناب و فرسایش با استفاده از فلومی با ابعاد 5/0×6 متر در دو سری طراحی و اجرا شد. دامنه­ی پوشش سنگریزه­ی سطحی برابر با 45-0 درصد، قطر متوسط سنگریزه­ها برابر با 9-3 سانتی­متر و دبی جریان برابر با 5-67/1 سانتی­مترمربع بر ثانیه در نظر گرفته شد. آزمایش­های سری دوم برای مدل­سازی با استفاده از طرح مرکب مرکزی مورد استفاده واقع شده و آزمایش­های سری اول نیز برای اعتبارسنجی مدل توسعه داده شده از سری دوم به کار برده شدند. نتایج نشان داد که مدل طرح مرکب مرکزی توانایی بالایی در پیش­بینی سرعت جریان آب (993/0= R²) و تلفات خاک (994/0= R²) دارد. نتایج اعتبار سنجی مدل بیانگر کارآمدی مدل در پیش­بینی سرعت جریان رواناب (887/0= R²) و تلفات خاک (851/0= R²) برای آزمایش­های سری دوم بود. پوشش سنگریزه، دبی جریان و قطر سنگریزه­ها به ترتیب بیش­ترین تاثیر را بر سرعت جریان و تلفات خاک داشته و بین پوشش سنگریزه و دبی جریان اثر متقابل وجود داشت. بین سرعت جریان و تلفات خاک یک رابطه­ی خطی و معنی­دار (504/0= R²) مشاهده شد.