توسعه و ارزيابي فناوري هاي نوين تثبيت خاك در كاهش آبدوي و مهار فرسايش، پايدار سازي ديواره زهكش ها و عرصه هاي پرشيب در اراضي طرح ولايت خوزستان

Development and Evaluation of New Soil Stabilization Technologies to Reduce Runoff and Erosion and Stabilize Drainage Canal Sidewall and Steep Lands in Khuzestan

هدف از اين پژوهش، توسعه فناوري مناسب مقاوم­ سازي و پايداري خاك و بررسي كارايي آن در آزمايشگاه و عرصه براي استفاده در منطقه يادشده بود. آزمون اثر روش ­هاي ابداعي روي آبدوي، كاهش رسوب و دستيابي به نوع و مناسب‌ترين روش براي پايداري جداره جانبي كانال‌هاي شبكه آبياري و زهكشي و كاهش فرسايش صورت گرفت. در اين پژوهش، استفاده از روش ­هاي مختلف تثبيت خاك و مطالعه تغييرات آبدوي و مقاومت فرسايشي خاك ديواره‌ي كانال‌هاي زهكش و عرصه طبيعي به‌صورت آزمايشگاهي و صحرايي با استفاده از باران ساز صورت گرفت. افزودني­هاي متعدد موردبررسي قرار گرفت. حداقل 340 آزمايش (با 15 نوع افزودني اصلاح كننده) بر روي نمونه خاك منطقه انجام شد و تأثير روش­ هاي بكارگيري شده آناليز و ويژگي‌هاي مختلف اندازه‌گيري شد. در مطالعات آزمايشگاهي براي همه آزمايش‌ها، مقدار 25 كيلوگرم نمونه خاك در داخل تشتك‌هاي فلزي (به طول100 و عرض 35 سانتي­متر) قرار داده و به‌صورت دستي با اعمال فشردگي لازم تا رساندن به جرم مخصوص ظاهري خاك در طبيعت، فشرده شد. تيمارها در فلوم‌هايي با شيب 1 به 1/25 (مشابه شيب جانبي زهكش‌ها) و تحت بارندگي 30، 50 و 80 ميلي‌متر بر ساعت (تداوم حداكثر نيم ساعت) شبيه‌سازي و سپس آزمون­ هاي مكمل به ­صورت صحرايي انجام شد. نتايج آزمايش نشان داد كه بهبود دهنده ­ها منجر به كاهش 90 درصدي رسوب ناشي از باران شد. دو نوع از اصلاح كننده­ هايLP و PC داراي بيش‌ترين تأثير در كاهش ميزان فرسايش از جداره كانال‌هاي زهكش بود. هم‌چنين، مشخص شد افزايش غلظت تثبيت كننده­ هاي مورداستفاده در تمامي تراكم‌ها، تا سطح آستانه مشخصي در كاهش ميزان رسوب خروجي تأثير مثبت داشته است. اندازه ­گيري مقدار رواناب و هدررفت خاك نشان داد كه افزودني­ هاي مورداستفاده موجب توقف كامل هدررفت خاك و افزايش توليد رواناب نسبت به تيمار شاهد شد. كاربرد الياف ‌پلي‌پروپيلن در تركيب با افزودني پليمري LP منجر­به خود متراكم سازي و پايداري خاك­ هاي ناپايدار شد و حتي با تداوم بيش از شش برابري زمان بارش بيشينه (تا سه ساعت)، همچنان پايدارماند. فناوري مطالعه شده در اين پژوهش به عنوان يكي از راه­ حل­ هاي بهينه كاهش و كنترل فرسايش و پايدار كردن خاك معرفي شد.

The purpose of this research was to develop a suitable technology for soil retention and stability, and to evaluate its efficiency in the laboratory and field. An experiment was conducted to evaluate the effects of inductive methods on runoff, reduction of sediment yield, and introducing the most suitable method for the lateral stability of irrigation and drainage channels and erosion reduction in the Khuzestan area. In this research, using different methods of soil stabilization and study of runoff changes and erosion resistance of the sidewall of drainage channels and natural areas were done in laboratory and field, using rain simulator. Various stabilizers were used at different concentration levels. At least 340 experiments (with 15 additive modifiers) were conducted on soil samples of the study area, the effect of the methods used was analyzed, and different characteristics were measured. In laboratory studies, for all experiments, 25 kg of soil samples were placed in metal baskets and compressed manually by applying the compression necessary to reach the bulk density of the soil in nature. Experimental treatments were simulated in flumes with 1:1.25 side slopes, similar to the side slopes of drains, at 30, 50 and 80 mm/hr rain (duration of up to 30 minutes). Then, supplementary tests were done in the field. The results showed that all of the stabilization treatments had a significant effect on sediment yield compared with the control sample and confirmed that improvers can play an effective role in controlling erosion of sidewalls of the drainage channels. This study showed that stabilizers reduced sediment up to 90%. Two types of modifiers (Pc and LP) had the greatest effect on reducing the erosion rate from the walls of drainage channels. It was also found that increasing the concentration of stabilizers used in all densities had a significant effect on the reduction of the amount of sediment output. The results indicated that the additives used, completely prevented loss of soil and increased runoff compared to control treatment. The most important advantage of using polypropylene fibers is to increase the soil's stability and prevent sidewall collapse. After using this combination, the erosion-free soil was exposed to more than six times the maximum rainfall duration (up to three hours), and maintained its stability. It was concluded that due to its low cost and ease-of-use, this technique has a good chance for fixing the slopes of finegrained soil with steep slopes.