ارزیابی تأثیر کاربرد گچ در تثبیت موقت خاک

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، ایران

2 استادیار پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، ایران

3 استاد پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، ایران

4 دانشیار پژوهشی بخش بیابان موسسه تحقیقات جنگلها و مراتع کشور، ایران

چکیده

امروزه اثرگذاری های برون منطقه‌ای فرسایش، یعنی آسیب ها وزیان هایی که به وسیله رسوب وارد می‌شود یک مشکل زیست محیطی جدی است. یکی از راهکارهای تثبیت موقت خاک پیش از استقرار دایمی پوشش گیاهی به ویژه در اراضی شیب دار به منظور کاهش آلودگی‌های زیست محیطی، بهره گیری از موادی است که ویژگی سیمان کنندگی ذرات پراکنده در سطح خاک را دارند. گچ ماده ای است که ذرات و خاکدانه های ناپایدار موجود در سطح خاک را به هم می چسباند و از تخریب آنها در اثر نیروهای فرساینده جلوگیری می‌کند. هدف از انجام این تحقیق بررسی تأثیر مقادیر بهینه گچ در کاهش رواناب و رسوب، افزایش مقاومت برشی و پایداری خاکدانه های سطحی شیب‌های ناپادار تپه های مارنی استان زنجان با استفاده از ناودان (فلوم) و همانند ساز باران، دستگاه الک تر و پره برش می باشد. این تپه ها که مشرف به یکی از بزرگترین مخازن آبی کشور (سد سفیدرود) هستند، به علت داشتن رس فراوان دشواری های پرشمار را برای منطقه ایجاد می کنند. نتایج نشان داد که مقادیر مختلف گچ به صورت مخلوط با پنج میلیمتر سطح خاک تولید رواناب و رسوب را به ترتیب نسبت به شاهد بین صفر تا 13 درصد و 11 تا 92 درصد کاهش داد. همچنین در شیب 30 درصد و باران 75 میلیمتر بر ساعت تأثیر 20 تن در هکتار گچ در کاهش غلظت رسوب پس از گذشت حدود 35 دقیقه از آغاز رواناب از بین می رفت. در حالی که کاربرد 30 تن در هکتار گچ در همین شیب و شدت باران حتی پس از گذشت 60 دقیقه از آغاز رواناب تأثیر خود را در کاهش غلظت رسوب حفظ می کرد. همچنین مشخص شد که کاربرد گچ در اثر بهبود ویژگی های فیزیکی خاک و تشکیل خاکدانه های پایدار در آب، جداشدن ذرات خاک و فرسایش ناشی از آن را کاهش می دهد. بنابراین با توجه به قیمت به نسبت ارزان گچ می توان ذرات ناپایدار و پراکنده موجود در سطح خاک را با پرداخت هزینه کم تثبیت کرد و آلودگی‌های مختلف ناشی از پراکندگی آنها را به کمترین رساند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Assessment the Effect of Gypsum on Temporary Soil Stabilization

نویسندگان [English]

  • Ali Akbarzadeh 1
  • Manouchehr Gorji 2
  • Hosseingholi Refahi 3
  • Hasan Rouhipour 4
چکیده [English]

Today's, adverse effects of off-site erosion, namely damages received from sediment, is a serious bioenvironmental problem. One of the methods for temporary soil stabilization before permanent rehabilitation of vegetation cover, especially on slopes, for mitigating of bioenvironmental contaminants, is using materials having property to cementate the dispersed particles on the soil surface. Gypsum is a material having ability to flocculate and bind the separate particles and aggregates on the soil surface. It can also prevent from soil detachment against abrasive forces. The objective of this study is to evaluate the optimum application of gypsum to reduce runoff and sediment yield and enhancing shear strength of soil surface and aggregate stability on unstable sloping marly hills of Zanjan province using small flume facility and rainfall simulator, torvane and wet sieving apparatus. These marly hills are overhang to one of the biggest water reservoirs of Iran (Sefidrood Dam) and due to their large amounts of clay particles cause numerous problems for this area. Results showed that mixing of different amounts of gypsum with upper 5 mm of soil surface reduced runoff and sediment rates between ranges of 0-13% and 11-92% respectively compared with the control treatment. Also at 30% slope and under 75 mm h-1 rainfall, the effectiveness of 20 Mg ha-1 gypsum in reducing sediment concentration diminished 35 min after runoff initiation. Whereas, the effect of 30 Mg ha-1 gypsum on sediment reduction in the same slope and rainfall intensity did not decrease even 60 min (1 hour) after initiation of runoff. In addition, it was revealed that using of gypsum because of improvement of soil physical properties and formation of water stable aggregates (WSA) on steep slopes reduced soil particle detachment and ultimately decreased soil erosion. Therefore with respecting to relatively cheap purchasing price of gypsum, the dispersed particles of soil surface on sloping areas can be economically stabilize and this leads to reduce different pollutions related to dispersed particles.

کلیدواژه‌ها [English]

  • aggregate stability
  • gypsum
  • Marly hillsides
  • Runoff and sediment yield
  • Simulated rainfall
  • Steep slopes