تغييرات زماني توليد جريان و فرسايش شياري در خاك مارني تحت شدت‌هاي مختلف باران

سابقه و هدف: فرسايش شياري، يكي از عوامل اصلي هدررفت خاك در سازندهاي مارني است. اين سازندها بسيار حساس به فرآيندهاي فرسايش آبي بوده و گستره نسبتاً بزرگي را در برخي حوزه‌هاي آبخيز مناطق خشك و نيمه‌خشك دربرمي‌گيرد. فرسايش شياري به عنوان پديده‌اي فعال در اين سازندها بوده و به طور زماني طي سال، از رخ‌دادي به رخ‌داد ديگر يا طي يك رخ‌داد بارندگي تغيير مي‌كند. تغييرات زماني فرسايش شياري طي يك رخ‌داد باران به دليل تغيير خصوصيات خاك و تأثير آن بر خصوصيات جريان متمركز است. اطلاعات در مورد تغييرات زماني فرسايش شياري طي يك رخ‌داد بارندگي و تأثير خصوصيات جريان بر آن مي‌تواند در شناخت فرآيند فرسايش شياري در دامنه‌ها كمك نمايد. شدت تغييرات زماني خصوصيات جريان و در نتيجه فرسايش شياري ممكن است تحت تأثير شدت باران قرار گيرد. از اين رو اين پژوهش با هدف بررسي تغييرات زماني فرسايش شياري و خصوصيات جريان در خاك مارني تحت باران‌هاي با شدت متفاوت انجام شد. مواد و روش‌ها: آزمايش در شش رخ‌داد باران شبيه‌سازي شده با شدت متفاوت از 10 تا 60 ميلي‌متر بر ساعت به مدت ثابت يك ساعت با سه تكرار در شرايط آزمايشگاهي انجام گرفت. نمونه‌هاي خاك از سازندهاي مارني در غرب زنجان برداشت شد و در فلومي به طول 4 متر و عرض 0.94 متر و با شيب 10 درصد ريخته شد. فرسايش شياري در كنار خصوصيات جريان (دبي و غلظت جريان) در فاصله زماني پنج دقيقه از آغاز رواناب در هر يك از باران‌هاي شبيه‌سازي شده مورد بررسي قرار گرفت. شدت فرسايش شياري و خصوصيات جريان در برابر زمان به دست آمد و تفاوت‌ها بين شدت‌هاي بارندگي با استفاده از روش تجزيه واريانس تعيين شد. وابستگي فرسايش شياري به خصوصيات جريان براي هر يك از شدت‌هاي بارندگي تعيين شد. براي انجام تحليل‌هاي آماري از نرم‌افزار SPSS نسخه 21 استفاده شد. يافته‌ها: نتايج نشان داد كه تفاوت‌هاي اساسي از نظر زمان آغاز جريان، دبي جريان، غلظت جريان و فرسايش شياري بين شدت‌هاي بارندگي وجود دارد (0.0001 P). جريان شياري و فرسايش شياري با افزايش شدت بارندگي سريع‌تر اتفاق افتاد. فرسايش شياري طي زمان به شدت افزايش يافت و در زمان‌هاي پاياني (حدود 45 دقيقه) به حد تقريباً ثابتي رسيد. غلظت جريان نيز الگويي مشابه با فرسايش شياري نشان داد. با اين حال دبي جريان در زمان‌هاي پاياني افزايش چشم‌گير پيدا كرد. در طي زمان 45 دقيقه، اغلب ذرات فرسايش‌پذير، طي بارندگي دچار فرسايش شدند و پس از آن، جريان‌هاي شديد اما با غلظت (رسوب) پايين در شيارها مشاهده شد. رابطه‌اي قوي بين فرسايش شياري و دبي جريان در شدت‌هاي مختلف‌ بارندگي مشاهده شد. نتيجه‌گيري: به طور كلي اين پژوهش نشان مي‌دهد كه با تغيير شدت باران، آستانه وقوع فرسايش شياري و اوج آن طي بارندگي تغيير مي‌يابد. هم‌چنين روند تغييرات فرسايش شياري طي بارندگي، با افزايش شدت بارندگي شدت پيدا مي‌كند. در حالت كلي، با گذشت زمان بارندگي به دليل افزايش دبي جريان، غلظت جريان و در نتيجه فرسايش شياري افزايش مي‌يابد. در زمان‌هاي اوليه بارندگي، وابستگي فرسايش شياري به دبي جريان بيش‌تر است در حالي كه در زمان‌هاي پاياني به دليل انتقال بخش عمده ذرات فرسايش‌پذير در زمان‌هاي قبل، الگوي تغييرات فرسايش شياري شبيه به دبي جريان نيست.