اثر پوزولان هاي طبيعي و فشردگي خاك در كنترل فرسايش مارن ها با استفاده از شبيه ساز باران صحرايي (مطالعه موردي: منطقه اسلام قلعه، خراسان رضوي)

The effects of natural pozzolans and soil compaction on marls erosion control using field rainfall simulator (Case study: Islam-Qaleh region, Razavi-Khorasan

فرسايش خاك بر سلامت آبخيزها اثر گذاشته و پيامدهاي منفي متعددي به دنبال دارد. مارن از سنگ هاي حساس به فرسايش است كه به دليل ويژگي هاي فيزيكوشيميايي خاص، استقرار پوشش در آن مشكل و لذا نيازمند مديريت است. يكي از روش هاي بهسازي خاك، فشردگي ديناميكي است كه با دستگاه هايي مانند غلتك ها اعمال مي شود. افزودن پوزولان نيز جهت تغيير خصوصيات فيزيكي و مكانيكي خاك، از ديگر روش هاي اصلاحي است،چرا كه پوزولان ها، در حضور آب به صورت مواد پايدار غيرحلال، از خود خاصيت گيرشي بروز مي دهند. لذا در اين پژوهش تلاش گرديد تا نقش ميزان فشردگي خاك (با غلتك استوانه اي صاف به وزن هاي 0، 20، 25، 30 و 35 كيلوگرم) و افزودن پوزولان هاي طبيعي (به ميزان 0، 50، 100، 150 و 200 گرم در مترمربع) از نوع پوميس تفتان بر تثبيت مارن ها در منطقه اسلام قلعه خراسان رضوي ارزيابي شود. طرح آزمايشي در قالب فاكتوريل با سه تكرار و مجموعاً 75 پلات صحرايي 30 در30 سانتي متري تحت بارشي 10 دقيقه اي با شدت 0/8 ميلي متر در دقيقه و در شيب 5/15 درجه اجرا شد. نتايج تحليل آماري در سطح اعتماد 95 درصد نشان داد كه با در نظر گرفتن توام سه متغير رواناب، توليد و غلظت رسوب، اثرات اصلي تيمارهاي فشردگي خاك و پوزولان معنادار (sig.=0/000) و اثر تركيبي آن ها غيرمعنادار (sig.=0/780)است. تيمار فشردگي خاك اثر معني دار (sig.=0/000) و افزايشي بر توليد رواناب و رسوب دارد، اما اثر تيمار پوزولان بر رسوب كاهشي و معني دار (sig.=0/000)بوده و بر رواناب اثر معني داري ندارد(sig.=0/709). همچنين اثر تركيبي دو تيمار بر متغيرهاي رواناب، توليد و غلظت رسوب، غيرمعني دار به دست آمد. لذا فشردگي خاك به دليل تخريب سله سطحي و ساختمان مارن ها مناسب نبوده اما با توجه به بهاي پايين و در دسترس بودن پوزولان هاي طبيعي، براي عمليات تثبيت مارن ها به عنوان گزينه اي اقتصادي و مناسب پيشنهاد مي گردد.

The soil erosion affects watershed health and lead to different negative consequences.Marl is an erosion sensitive rock that due to its special physicochemical characteristics،establishment of vegetation on it is difficult،so،it needs to management.One of the soil improvement methods is dynamic compaction،which applies using devices such as rollers.Also،adding pozzolan is another method for soil improvement to modify its physical and mechanical properties.Because the pozzolan in the presence of water،show adhesive properties in a stable and non-solvent form.Therefore،this study tried to evaluate the roles of soil compaction(using rollers having weights of 0،20،25،30and35Kgs)and adding natural pozzolan(in values of 0،50،100،150and200g/m2)in the taftan-pumice type on marl stabilization in Islam-Qaleh region of Razavi-Khorasan.A factorial experimental design done with3replications and totally75field plots with an area equal to30*30centimeters exposed to a rainfall with a10minutes duration and0/8Mm per minute intensity with a slope of15/5°.The results of statistical analysis in the95%confidence level showed that considering runoff،sediment load and sediment concentration variables together،the main effects of soil compaction and pozzolan treatments are significant(sig.=0/000)but their interaction effect isn’t significant(sig.=0/780).Soil compaction treatment has an increasing and significant effect(sig.=0/000)on runoff and sediment production. But the pozzolan treatment showed decreasing and significant effect (sig.=0/000) on sediment and no significant effect (sig.=0/709) on runoff. Also، the interaction effect of 2 treatments on runoff and sediment was not significant. Therefore، the soil compaction due to degradation of surface sealing and marls structure is not suitable، but according to low price and availability of natural pozzolan، for marls stabilization operations، is suggested as an economic and appropriate option.