نیروی مقاومت خاک (Fr) بیانگر توانایی خاکدانهها در برابر تخریب ناشی از اعمال نیروهای خارجی میباشد که تحت تاثیر خصوصیاتی از قبیل رطوبت اولیه خاک (کراس و لارسون[۳۲]، ۱۹۷۷)، سابقه کشت و کار در خاک ( بیر و همکاران[۳۳]، ۱۹۹۴)، نوع و غلظت ترکیبات میکروبی پایدار کننده خاکدانه از قبیل رزین و صمغ (لینچ و برگ[۳۴]، ۱۹۸۵؛ هاریس و همکارن[۳۵]، ۱۹۶۶)، نوع و مقدار مواد آلی و معدنی پایدارکننده خاکدانه ( از قبیل مقدار رس، مواد هومیکی، اکسیدهای آهن و آلومینیوم و کربنات کلسیم آزاد)، بافت خاک و مقدار سیلیکات و کاتیونهای چند ظرفیتی (نیرینگ و بردفرد[۳۶]، ۱۹۸۵) قرار میگیرد.
گرچه بسیاری از خصوصیات فیزیکی خاک به طور مستقیم و غیر مستقیم بر فرسایش پاشمانی تاثیر میگذارند. ولی ساختمان خاک و مقاومت خاک مناسبترین خصوصیات موثر بر آن در نظر گرفته میشوند (میسرا و تیکسریا[۳۷]، ۲۰۰۱).
به طور کلی مقاومت خاک در برابر جدا شدن ذرات خاک در اثر برخورد قطرات باران را میتوان در دو خصوصیت پایداری خاکدانه و مقاومت برشی خاک تعریف کرد که در زیر توضیحاتی در مورد هر کدام آمده است.
۱-۲-۲-۱-۲ پایداری خاکدانه ها
پایداری خاکدانهها بیانگر توانایی خاک در حفظ اندازه خاکدانهها در برابر نیروهای خارجی مانند نیروی قطرات باران است. بنابراین پایداری خاکدانهها از عومل موثر بر میزان پاشمان شدن ذرات خاک در اثر برخورد قطرات باران میباشد (احمدی و همکاران، ۲۰۱۰). پایداری اندک خاکدانهها منجربه تخریب آسان آنها، تراکم خاک، ایجاد سله، کاهش سرعت نفوذ آب به خاک، افزایش رواناب و فرسایش خاک می شود(استینر، ۱۹۹۶). گزارشها نشان میدهد مهمترین عامل تشکیل سله، عدم پایداری خاکدانهها میباشد. برخورد قطرات باران باعث شکسته شدن خاکدانهها و پراکندگی رسها و به دنبال آن تشکیل سله میگردد (شهبازی و همکاران،۱۳۸۸).
برایان[۳۸] (۱۹۶۸) براساس مطالعاتی که درباره شاخص های فرسایش پذیری خاک مؤثر بر فرسایش آبی بهعمل آورد، مشاهده کرد که بهترین شاخص را میتوان پایداری خاکدانهها بشمار آورد، وی درصد خاکدانههایی را که قطر آنها از نیم میلیمتر بزرگتر بوده و در مقابل آب پایدار میباشند به عنوان شاخص فرسایشپذیری در نظر گرفت. برایان و لاک[۳۹] ( ۱۹۸۱) نیز در مطالعه در مورد سه نوع خاک با درصدهای شن، سیلت و رس متفاوت از کانادا، خاصیت پایداری خاکدانه و همچنین اندازه خاکدانهها را به همراه عامل زبری خاک مؤثرترین خواص برروی رسوب جابه جا شده و یا فرسایش دانستند. آنها دریافتند که با کاهش معیار درصد خاکدانههای پایدار در آب کوچکتر از ۵/۰ میلیمتر میزان فرسایش افزایش مییابد.
باگوی یو و بازوفی (۱۹۹۸) در تحقیقی با عنوان خصوصیات خاک در ارتباط با مقاومت خاکدانهها در برابر شکستن در اثر برخورد قطرات باران، نشان دادند که خصوصیاتی از قبیل مقدار رس، رطوبت نقطه پژمردگی دائم و خاکدانههای پایدار در برابر آب (WAS) بزرگتر از ۲ میلیمتر، به خوبی میتوانند میزان مقاومت خاکدانه در برابر برخورد قطرات باران را پیش بینی کنند و مدلهای تجربی توسعه یافته از مقدار رس و رطوبت نقطه پژمردگی هر دو، میزان مقاومت خاکدانه را برای ۷۰% از خاکهای مورد آزمایش توصیف کردند در حالی که مدل توسعه یافته از خاکدانههای پایدار در آب برزگتر از ۲ میلیمتر، میزان مقاومت خاکدانه را برای ۹۰% خاکها پیش بینی کرد.
کینجوان و همکاران[۴۰] (۲۰۰۸) از مناطق مختلف چین نمونههای مختلف خاک را جمعآوری کردند و نمونهها را تحت بارانی به شدت ۲/۱ میلیمتر در دقیقه به مدتهای ۵، ۱۰، ۱۵ و ۲۰ دقیقه قرار دادند و فرسایش پاشمانی نمونهها را اندازه گیری نمودند، و نتایج حاصله نشان داد در خاکهای سیاه منطقه هیلونگجیانگ با پایداری خاکدانه و ماده آلی بالا و ساختمان خوب، حداقل فرسایش پاشمانی و در خاکهای لسی منطقه مغولستان با مقدار زیادی ذرات شن حداکثر فرسایش پاشمانی رخ داد. نمونههای خاکهای لسی منطقه شانشی نسبت به خاکهای لسی منطقه مغولستان فرسایش پاشمانی کمتری داشتند زیرا که دارای ذرات سیلت زیاد و پایداری خاکدانه کمی بودند که به آسانی تحت بارندگی با شدت بالا خاکدانهها شکسته میشدند. گرچه مقدار خاکدانهی خاکهای مناطق هوبئی و گوانگدونگ بالاست، اما پایداری خاکدانههای آنها کم است، بنابراین فرسایش پاشمانی این خاکها نسبت به سایر خاکهای مورد آزمایش در حد متوسط است. تجزیه واریانس داده ها حاکی از این است که هم عامل زمان و هم عامل خاک بر میزان فرسایش پاشمانی تاثیر میگذارند و از آنجا که همه نمونهها تحت بارانی با شدت یکسان قرار گرفتند بنابراین اگر مدت بارش باران نیز یکسان باشد، مقدار پاشمان شدن ذرات خاک به خواص خاک به خصوص توزیع اندازه ذرات و پایداری خاکدانه وابسته است. لیگوت و همکاران[۴۱] (۲۰۰۵) رابطه بین اندازه ذرات و فاصله پاشمان را بررسی کردند و نتایج آنها نشان داد که مقدار پاشمان، فاصله پاشمان و توزیع اندازه ذرات پاشمان، در ارتباط با پایداری خاکدانه است.
در تحقیقات متعددی نقش پایداری خاکدانهها بر روی هدر رفت خاک مورد بررسی قرار گرفته است که به برخی از آنها اشاره شد. مواد آلی خاک به دلیل تولید خاکدانههای پایدار و بهبود ساختمان خاک، در کاهش هدر رفت خاک نقش بهسزایی ایفاء می کنند. خاکهایی که کربن آلی در آنها از ۲درصد کمتر باشد، جزو خاکهای قابل فرسایش به شمار میروند. ویشمایر و همکاران[۴۲] (۱۹۷۱ ) محدوده تأثیر مواد آلی را در ثبات ساختمان خاک بین ۰ تا ۴ درصد عنوان کرده و ذکر نمودند که در مقادیر بالاتر، کربن آلی تأثیر زیادی در افزایش ثبات خاکدانهها ندارد. شاخص های مختلف فرسایش پذیری در ارتباط با پایداری خاکدانهها و ساختمان خاک، نظیر شاخص هنین، شاخص ناپایداری، نسبت خاکدانههای سطحی، درصد خاکدانههای مقاوم( در آب) بزرگتر از ۵/۰ میلیمتر مورگان( ۱۹۸۶)، خود مؤید این مطلب است.
اکو و مایدوگوری[۴۳]( ۱۹۹۱) میزان جدایش ذرات خاک را در پنج نوع خاک با ماده آلی مختلف (۶۴/۵- ۲۳/۱%) در سه مدت بارندگی (۴، ۱۲ و ۲۰ دقیقه) و دو اندازه خاکدانه (mm5-2 و mm 2> ) اندازه گیری کرد و یک معادله رگرسیونی چند متغیره (۵-۲) برای هر اندازه خاکدانه برای همه خاکها ارائه داد. که رابطه بین جدایش ذرات خاک و انرژی جنبشی کل و مقدار ماده آلی را نشان میدهد.
D: میزان جداشدن خاک (kg/m2) M:مقدار ماده آلی (%)
E: انرژی جنبشی کل باران (J/m2) a، b و c: ثابت های تجربی
که مقایسه معادلات رگرسیونی به دست آمده برای هر نوع خاک و هر اندازه خاکدانه نشان داد که مقادیر a و b در نمونههایی با اندازه خاکدانه mm2> بیشتر از نمونههایی با اندازه خاکدانه mm 5-2 بود. و برای نمونههایی با اندازه خاکدانه mm2> ، با افزایش ماده آلی توان انرژی جنبشی (b) افزایش و مقدار a کاهش یافت اما برای اندازه خاکدانههای mm 5-2 چنین روندی مشاهده نشد. برای هر دو اندازه خاکدانه، مقدار t استیودنت نشان داد که انرژی جنبشی کل باران نسبت به ماده آلی تاثیر یبشتری بر جدایش ذرات خاک دارد. و همچنین آنها گزارش کردند که میزان جدایش ذرات خاک به طور معنیداری با افزایش ماده آلی و اندازه خاکدانه کاهش یافت، تاثیر ماده آلی در کاهش جدایش ذرات خاک با افزایش مدت بارندگی افزایش و با افزایش اندازه خاکدانه کاهش یافت. و گرچه میزان جدایش با افزایش مدت بارندگی افزایش یافت، ولی این میزان افزایش با افزایش ماده آلی و اندازه خاکدانه، کاهش پیدا کرد.
میانگین وزنی قطر خاکدانه نمایه بسیار مناسبی جهت بررسی پایداری خاکدانهها و همچنین متوسط قطر خاکدانههای موجود در خاک میباشد. برخی ویژگیهای خاک در پایداری خاکدانه و در نتیجه در میزان تخریب آن موثر هستند. بررسیها نشان میدهد که میزان پایداری خاکدانه در نواحی نیمهخشک متأثر از ویژگیهای مختلف خاک از جمله رس، ماده آلی و آهک میباشد (واعظی و همکاران، ۱۳۸۶). مطالعات دیگر نشان میدهد که با افزایش میزان خاکدانهها افزایش میانگین وزنی قطر خاکدانه، رس و کربنات کلسیم خاک مییابد (زنگی آبادی و همکاران، ۱۳۸۹). رطوبت پیشین خاک در میزان تخریب خاکدانه نقش مهمی دارد. از آنجا که مقدار رطوبت خاک در زمانهای مختلف طی مدت بارندگی تغییر می کند بنابراین میتوان انتظار داشت که میزان تخریب خاکدانهها در زمانهای مختلف بارندگی متفاوت باشد. گزارشها نشان می دهند که کاهش پایداری خاکدانهها و منافذ بین خاکدانهای، انبساط غیر یکنواخت ذرات و نیز حبس هوا از جمله عوامل تخریب خاکدانهها پس از خیس شدن میباشند (کمپر و روزنا، ۱۹۸۶). در پژوهشی روز- سینوگا و رومرو- دیاز ( ۲۰۱۰) با بهره گرفتن از دستگاه شبیهساز باران میزان تخریب خاک را بررسی کرده و نشان دادند که قطرات باران با افزایش مقدار رطوبت خاک، میزان تخریبپذیری خاک را افزایش می دهند. در پژوهشی دیگر والتا و همکاران ( ۲۰۰۶ ) تاثیر قطرات باران در میزان تخریب خاک بررسی کرده و به این نتیجه رسیدند که قطرات باران پس از برخورد با سطح خاک به دلیل ضربه مکانیکی خود باعث تخریب خاک، ایجاد سله و کاهش نفوذپذیری خاک میشوند.
۲-۲-۲-۱-۲ مقاومت برشی خاک
مورگان در سال ۱۹۸۶ برای اولین بار پیشنهاد استفاده از مقاومت برشی خاک به عنوان شاخصی برای فرسایش پذیری خاک را ارائه داد وی معتقد است که مقاومت برشی سطح خاک می تواند همان مقاومت اصطکاکی حاصل از لغزیدن ذرات روی همدیگر، حرکت غلتک مانند بین دانه های مجاور و قفل شدن دانهها در یکدیگر باشد. و همینطور پیوندهای شیمیایی بین ذرات رس خاک باعث چسبندگی و مقاومت در برابر نیرو و تنش وارده میگردد . مقاومت برشی سطح خاک تحت تاثیر خواص متفاوتی ازخاک میباشدکه این خواص عبارتند از:
۱- شیمی کانیها و کلوئیدهای آلی که بر چسبندگی خاکدانهها اثر میگذارند.
۲- اندازه، شکل و ساختمان ذرات و خاکدانهها که مقاومت اصطکاکی خاک را تحت تاثیر قرار می دهند.
۳- وجود شبکه ریشهها که ساختار بزرگتری از خاکدانهها را تشکیل میدهد.
مقاومت برشی خاک پارامتری ساده و در عین حال دارای مفهوم فیزیکی است که به عنوان شاخصی از فرسایشپذیری خاک در برابر جدا شدن ناشی از پاشمان مطرح است. با اندازه گیری مقاومت برشی، بسیاری از اثرات خصوصیات فیزیکی – شیمیایی و کانیشناسی خاک در قالب یک عامل بیان میگردد (آقاسی و بردفورد[۴۴]، ۱۹۹۹). تحقیقات گذشته در زمینه فرسایش خاک نشان داده است که شرایط خاک زمانی که به حد آستانه فرسایندگی به وسیله جریان شیاری برسد، به وسیله مقاومت برشی لایه رویین خاک کنترل میگردد و همچنین فرایند جداسازی ذرات بوسیله قطرات باران به مقاومت برشی لایه رویین خاک مربوط است (راووس و گاورز[۴۵]؛ ۱۹۸۸). برخی از پژوهشهای انجام شده در ارتباط با اندازه گیری مقاومت برشی لایه رویین خاک نشان می دهند که معمولاً مقاومت برشی لایه رویین خاک در شرایط اشباع یا نزدیک به اشباع اندازه گیری میگردد و بر ای اندازه گیری آن از دستگاه پره برشی استفاده می شود. زیمبون و همکاران[۴۶] (۱۹۹۶) با مقایسه دستگاههای مختلف اندازه گیری مقاومت برشی لایه سطح خاک به این نتیجه رسیدند که پره برشی و پره دستی برای تعیین مقاومت برشی سطح خاک مناسبترند، به دلیل اینکه نوعی از برش که نشاندهنده جداسازی ذرات خاک به وسیله جریان است را شبیهسازی مینمایند ( خلیلیمقدم ، ۲۰۰۹) .
جدا شدن ذرات خاک توسط باران، توسط برخی از محققان به مقاومت خاک ارتباط داده شده است. بررسیها نشان از کاهش میزان جدا شدن ذرات خاک در اثر بارندگی با افزایش مقاومت برشی دارد (کروس و لارسون، ۱۹۷۷؛ آلدوره و بردفرد[۴۷]، ۱۹۸۲؛ کروس و همکاران ۲۰۰۲).
کروس و لارسون (۱۹۷۷) اعلام داشتند که جدا شدن ذرات خاک، تابعی درجه دوم از مقاومت برشی است و قابلیت جدا شدن ذرات خاک می تواند با تغییر جرم مخصوص ظاهری، پتانسیل ماتریک خاک و افزودن پلی وینیل الکل به خاک تغییر کند. همچنین آلدوره و بردفرد (۱۹۸۱) نشان دادند میزان جدا شدن ذرات خاک تابعی از نسبت انرژی جنبشی باران به مقاومت برشی خاک است. آلدوره و بردفرد در سال ۱۹۸۲ مطالعاتشان را بر روی ۹ خاک توسعه دادند و دریافتند که میزان جداشدن ذرات خاک، برای هر خاک به یک نسبت تغییر می کند اما برای همه خاکها رابطه منحصر به فردی وجود نداشت. همه این مطالعات تنها به اثر قطره باران توجه کردند و به خیس شدن خاک که در طی بارندگی مداوم رخ میدهد (استوتارد[۴۸]، ۱۹۸۴) و مقاومت برشی خاک را کاهش میدهد (کروس و لارسون ، ۱۹۷۷)، توجهی نکردند. این نشان میدهد که میزان جدا شدن ذرات خاک ممکن است در طی بارندگی طبیعی تغییر کند (شالتز و همکاران[۴۹]، ۱۹۸۵).
اکو و همکاران(۱۹۹۰) رابطه بین میزان جداشدن ذرات خاک در طی بارندگی و مقاومت برشی سطح خاک، برای ۵ نوع خاک با بافتهای مشابه اما مقادیر مختلف ماده آلی، مورد بررسی قرار دادند آنها میزان جدا شدن ذرات خاک را در بارانی به شدت ۸۰ میلیمتر بر ساعت و به مدتهای ۲، ۴، ۸، ۱۲، ۱۶ و ۲۰ دقیقه، با بهره گرفتن از جام پاشمانی تعیین کردند و نتایج حاصله نشان داد که با افزایش مقاومت برشی، میزان جدا شدن ذرات خاک به صورت نمایی برای هر خاک کاهش مییابد. قبل از وقوع بارندگی، مقاومت برشی خاکهایی با ماده آلی بالا نسبت به خاکهایی با مادهآلی کم بیشتر بود، اما در طی بارندگی، افزایش کمتری در مقاومت برشی سطحی خاکهایی با ماده آلی بالا رخ داد. به دلیل تاثیر ماده آلی، این خاکها در طی بارندگی کمتر متراکم شدند.
اکو و همکاران (۱۹۹۱) همچنین بیان داشتند که میزان جداشدن ذرات خاک و شکستن خاکدانهها با افزایش مدت بارندگی برای همه خاکهای مورد مطالعه کاهش یافت و این احتمالا در نتیجه افزایش مقاومت برشی سطحی خاک است و این موضوع با نتایج جنینگ و همکاران[۵۰] (۱۹۸۷) و اپستین و گرنت[۵۱] (۱۹۶۷) مطابقت دارد. و به طور کلی با افزایش ماده آلی میزان جدا شدن ذرات خاک و شکستن خاکدانهها کاهش یافت. این کاهش به دلیل افزایش نسبت خاکدانههای پایدار در آب در اثر افزایش ماده آلی بود. لوک (۱۹۷۹) و اکو (۱۹۹۱) اشاره کردند که اندازه بزرگ خاکدانه و محتوای ماده آلی بالا خاک را در برابر جدا شدن محافظت می کند. اکو و همکاران (۱۹۹۰) معادلهای برای پیش بینی میزان جداشدن ذرات خاک در طی بارندگی با بهره گرفتن از دو پارامتر میزان شکستن خاکدانهها و مقاومت برشی خاک ارائه دادند که به صورت معادله (۶-۲) است.
که در آن SDR(Soil Detachment Ratio) میزان جداشدن ذرات خاک ( کیلوگرم بر متر مربع در دقیقه) وABR(Aggregat Breakdown Ratio) میزان شکستن خاکدانهها (درصد بر دقیقه) و مقاومت برشی سطحی خاک (کیلونیوتن بر متر مربع) است.
آلدوره (١٩٨۲) در تحقیقی که درباره تأثیر قطرات باران در جدا شدن ذرات خاک از هم انجام داده است نتیجه گرفت که عواملی مانند؛ درصد رس، میزان مواد آلی، مقدار سدیم و میزان نمکهای محلول خاک بر پاشمان مؤثر هستند و به طور کلی نیروی برشی خاک بیشترین همبستگی را با میزان پاشمان خاک دارد.
شالتز و همکاران ( ١٩٨۵) ضمن بررسی میزان پاشمان ناشی از بارندگی در ایالت پنسیلوانیا نتیجه گرفتهاند که شدت فرسایش پاشمانی با توجه به مقاومت برشی خاک از ٢۶ تا ١۴٩کیلوگرم در هکتار در دقیقه به ازای یک میلیمتر باران متفاوت است.
۳-۲-۲-۱-۲ توزیع اندازه ذرات خاک
بین مقدار سیلت یک خاک و فرسایشپذیری ارتباط نزدیکی وجود دارد. هرچه مقدار سیلت خاک بیشتر باشد فرسایشپذیری آن افزایش مییابد، زیرا سیلت چسبندگی ندارد. اما طبق تعریف فرسایشپذیری خاک تابعی از قابلیت جدا شدن و قابلیت انتقال ذرات خاک میباشد. و باید در نظر داشت که قابلیت جداشدن ذرات و قابلیت انتقال آنها در خاکهای مختلف متفاوت است. معمولا هرچه اندازه ذره درشتتر باشد قابلیت جداشدن آن بیشتر است، برای نمونه ذرات شن آسانتر از ذرات رس جدا میشوند. هرچه اندازه ذره ریزتر باشد قابلیت انتقال آن بیشتر است بنابراین ذرات رس آسانتر از ذرات شن انتقال مییابند.
ضربه قطرات باران معمولا ذرات با قطر کمتر از ۲ میلیمتر را جدا میسازد و قادر به جدا کردن ذرات نسبتا بزرگ نمی باشد بلکه آن را سست کرده و مستعد فرسایش سطحی می کند. طبق نظر الیسون قطرات باران قادر است ریگهایی به قطر ۱۰ میلیمتر را منتقل کند به شرطی که قسمتی از این ریگها در داخل یک جریان سطحی غوطهور شده باشند. مطالعات آزمایشگاهی فارمر گویای آن است که فقط ذرات متوسط ( به اندازه سیلت) و درشت (ماسه) خاک جدا میشوند و ذرات کوچک رس در مقابل جدا شدن مقاومت نشان می دهند. به طور کلی بررسیها نشان داده است که بین ذرات مختلف، ذرات با قطر بین ۶۳ تا ۲۵۰ میکرون بیش از همه جدا میشوند و ذرات با قطر ۱۲۰ میکرون به کمترین مقدار انرژی جنبشی برای جدا شدن نیاز دارند. جدا شدن انتخابی این ذرات سبب می شود تا بافت ذرات تغییر کند. )رفاهی، ۱۳۸۵). شن ریز قابلیت جدا شدن بالایی دارد، در حالی که شن درشت و رسهای چسبنده قابلیت جداشدن کمی دارند (فن و لی[۵۲]، ۱۹۹۳).
مازوراک و موشر[۵۳] (۱۹۶۸) دریافتند وقتی قطر ذرات خاک از ۷۴/۴-۳۶/۳ میلیمتر به ۱۴۹/۰-۱۰۵/۰ کاهش یابد، مقدار ذرات تفکیک شده و ذرات پرتاب شده به هوا افزایش مییابد. و حداکثر پاشمان شدن برای ذراتی به قطر ۲۱/۰-۱۴۹/۰ و ۱۴۹/۰-۱۰۵/۰ میلیمتر به دست آمد از این رو مقدار ذرات تفکیک شده با کاهش در قطر ذرات کاهش مییابد.
لیگوت و همکاران (۲۰۰۵) با بررسی فاصله پاشمان و توزیع اندازه پاشمان در خاکهای مختلف، نشان دادند که بیشترین میزان پاشمان به ترتیب در خاکهای شنی، لوم سیلتی و رسی رخ میدهد. خاک شنی با کمترین میزان رس و پایداری خاکدانه حداکثر پاشمان و خاک رسی با بیشترین مقدار رس و پایداری خاکدانه حداقل پاشمان را دارند با این وجود مقدار رس و دیگر خصوصیات بافتی همبستگی معنیداری با میزان پاشمان ندارند و این نشان میدهد که ارتباط مستقیمی بین خصوصیات بافتی و نیروهایی که جدایش پذیری خاک را تعیین می کنند، وجود ندارد. در همه خاکهای مورد بررسی با افزایش پایداری خاکدانه (MWD) میزان پاشمان کاهش یافت با وجود این، رفتار خاکهای لوم رسی سیلتی با دیگر خاکها مخصوصا با خاکهای لوم رسی( با MWD تقریبا برابر)، از نظر مقدار پاشمان متفاوت است. این رفتار را میتوان توسط اصطلاح جدایشپذیری توضیح داد که با توجه به دینامیک شکستن خاکدانهها تحت بارندگی، در خاکهای لوم رسی سیلتی شکستن خاکدانهها سریعتر صورت میگیرد، بنابراین ذرات بیشتری برای حرکت و انتقال توسط قطرات باران در دسترس میباشد.
لیگوت و همکاران ( ۲۰۰۵(، نشان دادند که ضربه قطرات باران قادر است ذرات تا اندازه ۲۰۰۰ میکرومتر را انتقال دهد. و بسته به سرعت تهنشینی ذرات، میزان جریان آب و عمق جریان، این ذرات یا به بستر خود برمیگردند یا مسافت قابل ملاحظهای را توسط جریان سطحی طی می کنند. وین رایت [۵۴](۱۹۹۶) گزارش کرد که شرایط خاک قبل از یک واقعه بارندگی و تغییرات آن در طی این رویداد وضعیت پاشمان را کنترل می کند.
۳-۲-۱-۲ سرعت باد
باد شدید فرسایش پاشمانی را افزایش میدهد. در واقع باد از یک سو سرعت سقوط قطره را افزایش میدهد و در نتیجه میزان فرسایش را بالا میبرد و از سوی دیگر سرعت سقوط قطره را کاهش میدهد (زیرا قطرات درشتتر را شکسته و به قطرات ریزتر تبدیل می کند)، و در نتیجه میزان فرسایش را کاهش میدهد. در مجموع اثر باد در افزایش سقوط قطره بیشتر از کاهش سقوط قطره است. در نتیجه قطراتی که به وسیله باد حمل میشوند خیلی فرسایندهتر از همان قطرات و همان باران در هوای آرام است ( رفاهی،۱۳۸۵).
اسمیت و ویشمایر دریافتند که سرعت قطرات در باران همراه باد را میتوان از حاصل ضرب سرعت نهایی قطره باران در هوای آرام در سکانت زاویه بین خط قائم و جهت ریزش باران به دست آورد. آنها محاسبه کردند که سرعت قطره در حجم میانی(D50) با قطر ۳ میلیمتر وقتی با بادی تحت زاویه ۳۰ درجه ریزش می کند ۱۷ درصد و انرژی جنبشی آن ۳۶ درصد بیشتر از سرعت و انرژی جنبشی قطرات همان باران است البته وقتی به طور عمودی در هوای آرام ریزش می کند. لایلز محاسبه کرد که انرژی جنبشی یک قطرهی ۲ میلیمتری در یک باد ۳۲ کیلومتر در ساعت ۷۵/۲ برابر انرژی جنبشی قطره مشابه در هوای آرام است.
جدا شدن ذرات خاک در اثر باران رانده شده توسط باد از میزان جداشدن ذرات خاک در باران بدون اثر باد، متفاوت است (دیسرود و کراوز[۵۵]، ۱۹۷۱؛ لایلز و همکاران[۵۶]، ۱۹۶۹). زیرا که قطرات باران تحت تاثیر باد، نسبت به قطرات باران بدون اثر باد با سرعت بیشتری سقوط می کنند (آمبک و لیمبک[۵۷]، ۱۹۶۶؛ پدرسن و هاشولت[۵۸]، ۱۹۹۵؛ ایرپول و همکاران[۵۹]، ۲۰۰۰) و با زاویه منحرف شده نسبت به زاویه عمود بر سطح خاک، ضربه وارد می کنند (دلیما[۶۰]، ۱۹۸۹). قابل قبول به نظر میرسد که سرعت باد بر سرعت قطرات باران اثرگذار باشد و از اینرو بر انرژی جنبشی قطرات باران تاثیر گذارد. اما تحقیقات کمی در این مورد انجام شده است.
لاوس[۶۱](۱۹۴۱) بیان نمود که سرعت قطره باران تحت بارش طبیعی در مقایسه با شرایط آزمایشگاهی کاهش مییابد. در حالی که آمبک و لیمبک(۱۹۶۶) گزارش کردند، هنگامی که قطره باران در معرض بادی با سرعت حدود ۲۰ مایل بر ساعت در تونل باد قرار میگیرد، هیچ یا افزایش بسیار کمی در سرعت قطره باران رخ میدهد. و این مطابق با نتایج به دست آمده توسط دیسرود و کراوز (۱۹۷۱) است که مشاهده کردند، هنگامی که قطره باران در معرض باد در تونل قرار گرفت، سرعت قطره کاهش یافت.
موضوعات: بدون موضوع
لینک ثابت