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).
دانلود پایان نامه - مقاله - پروژه
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.

 

۵-۲  

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.

 

۶-۲  

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


فرم در حال بارگذاری ...