بررسي تأثير رطوبت اوليه خاك بر شدت فرسايش بادي با استفاده از تونل باد آزمايشگاهي

سابقه و هدف: فرسايش بادي يكي از جنبه‌هاي تخريب اراضي در مناطق خشك و نيمه‌خشك جهان محسوب مي‌شود. رطوبت خاك از طريق كنترل سرعت آستانه و نيز فرسايش‌پذيري خاك، بر شدت فرسايش تاثيرگذار است. پژوهش حاضر با هدف بررسي نقش مقادير مختلف رطوبت اوليه و سرعت باد بر شدت فرسايش بادي و نيز سرعت آستانه فرسايش بادي در دو خاك با كلاس بافت متفاوت با استفاده از تونل باد در شرايط كنترل شده آزمايشگاهي انجام شد. مواد و روش‌ها: اين پژوهش طي دو آزمايش جداگانه بر روي دو خاك با كلاس بافت متفاوت هر يك به صورت فاكتوريل در قالب طرح كاملا تصادفي انجام شد. در هر خاك دو فاكتور شامل سرعت باد و رطوبت اوليه هر يك در سه سطح و سه تكرار اعمال شد. به اين منظور، دو خاك با كلاس‌هاي بافت لوم شني و شني انتخاب و در هر يك سطوح مختلف رطوبت اوليه ايجاد و سپس در معرض سرعت‌هاي مختلف باد قرار گرفت. با توجه به تفاوت در كلاس بافت و آستانه وقوع فرسايش در دو خاك، در خاك لوم شني سه سطح رطوبت اوليه شامل 1.5، 6.5 و 11.5 درصد و در خاك شني سه سطح رطوبت 1، 2.5 و 4.5 درصد (جرمي) اعمال شد. بعد از آماده‌سازي نمونه‌ها و انتقال به تونل باد، سرعتهاي 5، 7.5 و 10 متر بر ثانيه در ارتفاع 10 سانتيمتري ايجاد و در نهايت توليد رسوب ناشي از فرسايش بادي اندازه‌گيري شد. علاوه بر اين، سرعت آستانه فرسايش بادي به روش مشاهده‌اي تعيين گرديد. همچنين، مقدار آستانه رطوبت اوليه براي هر خاك بر مبناي حداقل رطوبتي كه در آن كاهش معني‌دار شدت فرسايش مشاهده شد، تعيين گرديد. يافته‌ها: يافته‌هاي اين پژوهش نشان داد كه در هر دو خاك با افزايش سرعت باد و رطوبت اوليه، شدت فرسايش بادي به‌ترتيب افزايش و كاهش مييابد. شدت فرسايش در دو خاك لوم شني و شني بسته به ميزان رطوبت اوليه و سرعت باد، به‌ترتيب بين 0.015 تا 0.768 و 0.086 تا 14.088 گرم بر متر مربع در دقيقه متغير بود كه دليل اين تفاوت در شدت فرسايش، به تفاوت در توزيع اندازه ذرات اوليه و ثانويه مرتبط دانسته شد. با افزايش رطوبت اوليه، سرعت آستانه فرسايش بادي در هر دو خاك، بصورت تابع تواني افزايش يافت. مقدار آستانه رطوبت اوليه در دو خاك لوم شني و شني به‌ترتيب برابر با 6.5 و 4.5 درصد جرمي تعيين شد. با افزايش رطوبت اوليه در خاك لوم شني از 1.5 به 6.5 درصد، شدت فرسايش در سرعت‌هاي 5، 7.5 و 10 متر بر ثانيه، به‌ترتيب 64.6، 80.7 و 62.9 درصد و با افزايش رطوبت از 1.5 به 11.5 درصد، شدت فرسايش به‌ترتيب 82.3، 90.8 و 77.5 درصد كاهش يافت. افزايش رطوبت اوليه از 1 به 2.5 درصد در خاك شني، شدت فرسايش بادي در سرعتهاي يادشده را به‌ترتيب 27.7، 32.8 و 71.3 درصد كاهش داد در حالي كه افزايش رطوبت از 1 به 4.5 درصد، كاهش شدت فرسايش به‌ترتيب به‌ميزان 92.2، 86.6 و 93.9 درصد را در اين خاك در پي داشت. نتيجه‌گيري: يافته‌هاي اين پژوهش اهميت حفظ و يا افزايش سطح رطوبت خاك را در مهار فرسايش بادي نشان داد به‌طوري كه با افزايش رطوبت اوليه مي‌توان شدت فرسايش بادي تا حدود 90 درصد كاهش داد. همچنين مشخص گرديد كه مقدار آستانه رطوبت اوليه در خاك‌هاي مختلف، متفاوت است. اين آستانه رطوبت در خاك شني با مقدار 4.5 درصد كمتر از خاك لوم شني (6.5 درصد) بود. در صورت كاهش سرعت باد به سمت مقادير كمتر از سرعت آستانه در كنار راهكارهاي مديريت خاك براي حفظ و افزايش رطوبت، مي‌توان فرسايش بادي را بطور قابل توجهي مهار نمود.