بررسي تغييرات سطح ايستابي و تخليه زهكش ها با سيستم زهكشي پلكاني در خاك مطبق

Evaluation of Water Table Fluctuations and Drainage Discharge of Bi-Level Drainage System in a Layered Soil

سيستم زهكشي پلكاني، نوعي سيستم زهكشي زير زميني است كه در آن خطوط زهكش مجاور هم، در دو عمق متفاوت نصب مي شوند. در آزمايشگاه هيدروليك گروه مهندسي آب دانشگاه فردوسي مشهد يك مدل به شكل يك مخزن مكعب مستطيل به طول 2 متر، عرض و ارتفاع 1 متر از جنس آهن گالوانيزه ساخته شد. براي دقت در اندازه گيري تغييرات پروفيل سطح آب، دو رديف زهكش با فاصله 20 سانتي متر از يكديگر در كف مخزن نصب گرديد. زهكش ها از يك لوله سه جداره به قطر خارجي 16 ميلي متر و از جنس PVC تهيه شدند. خاك داخل مدل به صورت سه لايه ريخته شد به طوري كه يك لايه خاك كم نفوذپذير به ضخامت 20 سانتي متر و با هدايت هيدروليكي 1/15 سانتي متر بر ساعت در بين دو لايه خاك با نفوذپذير به ضخامت هاي 30 سانتي متر براي لايه زيرين و 20 سانتي متر براي لايه بالايي با هدايت هيدروليكي 1/55 سانتي متر بر ساعت قرار گرفت. تعدادي پيزومتر با فاصله 10 سانتي متر از يكديگر در كف مدل نصب گرديد. پس از تجهيز مدل به شيرهاي قطع و وصل جريان زهكش ها، آزمايش ها با يك آبياري سنگين براي فواصل مختلف بين زهكش ها در اعماق 30 و 50 سانتي متر صورت پذيرفت و مقادير ارتفاع سطح ايستابي به عنوان مقادير مشاهده شده از مدل آزمايشگاهي استخراج گرديد. نتايج نشان مي دهد در حالتي فاصله زهكش ها 25 سانتي متر است حداكثر ارتفاع سطح ايستابي با گذشت زمان به زهكش كم عمق نزديك مي شود و در مدت زمان حدود 24 ساعت به زهكش كم عمق مي رسد و از آن زمان به بعد دبي زهكش كم عمق به صفر مي رسيده و عملا اين ژهكش از كار افتاده و تنها زهكش عميق به كار خود ادامه مي دهد. اين مدت زمان براي حالتي كه زهكش ها در فاصله 25 سانتي متري از يكديگر قرار داشته باشند به 40 ساعت و براي فاصله هاي 60 و 75 سانتي متر به 48 ساعت افزايش مي يابد. يافته ها با يك حل تحليلي (آپادھيايا و جوهان، 2000) مقايسه و تنها در محدوده كمي از پروفيل سطح ايستابي، كه بيشتر منطقه بين دو زهكش را شامل مي شود، همخواني داشته و با بيشتر شدن فاصله بين زهكش ها، زمان افت سطح ايستابي افزايش مي يابد. بيشترين ناهماهنگي مربوط به شرايط مرزي در محل زهكش عميق تر بود. چند معادله تجربي براي شرايط مرزي و براي زمانهاي مختلف پيشنهاد شد به طوري كه همخواني قابل قبول گرديد. در سستي چنين معادلاتي بايد براي شرايط متفاوت ديگر بررسي شود.

Bi-level drainage system is a type of underground drainage system in which adjacent drainage lines are installed at different depths. In the Hydraulics Laboratory, Ferdowsi University of Mashhad, a model was built that include a galvanized cube tank, 2 meters in length, width and height of 1 meter. In this model, two rows 20 cm apart from each other drains were installed. As drainage, a pipe of three layers to the outer diameter of 16 mm was made of PVC. In this model, stratified soil was used as a soil layer of low permeability with a hydraulic conductivity of 1.15 cm per hour, thickness of 20 cm soil layer between two light soil layers with 30-cm thickness for bottom layer and 20 cm for the top layer with a hydraulic conductivity of 1.55 cm per hour. For accurate measurement of the water table behavior in the soil at each point of the model, some piezometers, 10 cm far from each other, were installed on the model's floor. After Outfit of model with blow-off valve, experiments with a heavy irrigation for different intervals between 30 and 50 cm in depth were used in drainage and water table elevation values as observed values were extracted from the model. The results show that the values obtained from Upadhyaya and Chauhan (2000) Equation only in small area of water table profiles, which include the area between the two drainage, are consistent with the observed one and time of drop in water table increased with a wider distance between deep and shallow drainage.