تاثيرپذيري توليد رواناب و رسوب خاك‌هاي تحت چرخه انجماد- ذوب در شرايط شبيه‌ساز باران

Effectability of runoff and sediment yield from soils induced by freezing and thawing cycle under simulated rainfall condition

عوامل متعددي بر تعيين و تغيير فرآيند توليد رواناب و ايجاد فرسايش خاك موثر هستند. ليكن نقش بسياري از اين عوامل مانند فرآيندهاي انجماد و ذوب به خوبي مدنظر قرار نگرفته است. از اين رو، پژوهش حاضر با هدف شبيه سازي و تبيين اثرات چرخه انجماد- ذوب در خاك تحت شرايط شبيه سازي باران بر توليد رواناب و رسوب انجام گرفت. پس از تحليل شرايط دماي هوا و اعماق مختلف خاك حاكم بر منطقه مادري و تعيين عمق هدف 10 سانتي متر و القا انجماد به مدت سه روز و ذوب به مدت دو روز، واقعه بارشي با شدت 2/1 ميلي متر در دقيقه و با تداوم 30 دقيقه بر تيمارهاي آزمايشي و در آزمايشگاه شبيه ساز باران و فرسايش خاك دانشگاه تربيت مدرس شبيه سازي شد. نتايج به دست آمده، رفتار معني دار و متفاوت خاك متاثر از انجماد و چرخه انجماد- ذوب را تاييد كردند. به نحوي كه زمان شروع رواناب در تيمارهاي انجماد و انجماد- ذوب به ترتيب 74/2 و 25/3 برابر نسبت به تيمار شاهد كاهش نشان داد. همچنين، تيمارهاي مذكور به‌ترتيب 46/1 و 16/1 برابر، توليد رواناب و 92/11 و 65/2 برابر، توليد رسوب را افزايش دادند. عملكرد لنزهاي يخي و جبهه يخ بندان و ايجاد رطوبت نزديك به اشباع پس از تكميل چرخه، از مهم ترين عوامل موثر در رفتار متفاوت خاك تحت چرخه انجماد- ذوب ارزيابي شدند.

Many factors affect soil erosion and runoff generation. However, the role of some factors such as freeze-thaw (FT) processes has not been well considered yet. The present study therefore aimed to simulate and explain the effect of FT cycle on runoff generation and sediment yield under rainfall simulation condition. Towards this attempt, air and different soil depth temperatures were analyzed in natural condition and 10 cm soil depth was targeted for the soil laboratory experiments. A FT cycle with three and two days for freezing and thawing was taken place. The rainfall storm with 1.2 mm/min and 30 min duration was simulated and conducted for three treatments in soil erosion and rainfall simulation laboratory of Tarbiat Modares University. The results showed that the induced FT cycle soil had a distinct and significant behavior and different from that seen for the control plot. So that, the times of runoff generation in freezed and FT cycle treatments were 2.74 and 3.25 times less, respectively, compared to that reported for the control plots. The runoff volume and sediment yield were also respectively reported in turn of 1.46 and 1.16 and, 11.92 and 2.65 times more for freezed and FT cycle induced treatments compared to those recorded for control plots. Ice lenses and frost heaves plus creating situations close to soil saturation after FT cycle were the most effective factors in distinct behavior of soil induced by Freezing and FT cycle.