از آنجایی که آب، یکی از حلالهای مهم شیمیایی است، با توجه به نوع ترکیب و مقدار املاح موجود در خاکها و رسوبات که بستر حرکت آب را تشکیل می دهد، آبها طبیعتاً حاوی نمک اند، حتی آبهای مناسب برای آشامیدن و آبیاری هم کم و بیش محتوی املاح هستند. از این نظر نوع ترکیب نمکی و غلظت آنها در آب و تغییرات شیمیایی ناشی از وجود املاح، می تواند معیار قابل اتکائی برای ارزیابی کیفیت آب باشد. بدیهی است در کشاورزی امروزی در جوار سایر آزمایشات مهم، از قبیل آزمایش خاک، کود، گیاه و مواد غذایی، آزمایشات کیفی آب آبیاری نیز ضروری است. به خصوص در مناطق خشک و نیمه خشک که بارندگی کم و تبخیر شدید موجب تجمع املاح در خاک می شود. آب آبیاری دارای کیفیت نامطلوب، یک عامل محدود کننده آزادی عمل در انتخاب نوع کشت و سیستم آبیاری بشمار می رود.

( اینجا فقط تکه ای از متن پایان نامه درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. )

مشکل نفوذ در ارتباط با کیفیت آب، موقعی رخ می دهد که سرعت نفوذ آب به درون خاک به طور محسوسی کند شود و آب برای مدت زمان طولانی روی سطح خاک باقی بماند یا نفوذ در خاک به اندازه ای کند شود که آب کافی برای تولید عملکردی قابل قبول در اختیار گیاه قرار نگیرد گرچه سرعت نفوذ آب در خاک متفاوت است و ممکن است به طور محسوس با کیفیت آب آبیاری بستگی داشته باشد. شوری آب و نیز مقدار سدیم موجود درآب در مقایسه با مقدار کلسیم و منیزیم آن، معمولترین عوامل کیفیتی هستند که بر سرعت نفوذ و هدایت هیدرولیکی آب در خاک مؤثرند.
کیفیت آب یا شوری و سدیمی بودن بر نفوذ پذیری آن موثر است. این تأثیر بیان کننده این مطلب است که تا چه حد ذرات خاک در اثر کیفیت های مختلف آب به هم چسبیده و یا از هم دور می شوند. چنانچه ذرات خاک به جذب آب تمایل داشته باشند و یا گرایش آنها برای به هم چسبیدن باشد و یا اینکه بر اثر تورم از یکدیگر جدا شوند. کیفیت آب در این زمنیه اثر خواهد داشت. تورم سبب می شود که خاکدانه ها شکسته شده و سبب فروپاشی ذرات خاک و نهایتاً سرعت نفوذ آب را کاهش می دهند.
شوری آب خاک بر دسترسی آب خاک توسط گیاهان نیز تأثیر می گذارد. سطوح سدیم بالا سبب تخریب ساختمان خاک شده نهایتاً منتج به کاهش نفوذ پذیری خاک می گردد. سدیم زیاد سبب پراکندگی ذرات و تورم آنها شده و موجب کاهش نفوذ پذیری خاک نسبت به آب و هوا می گردد.
فصل اول:کلیات و بررسی منابع
۱-۱- هدایت هیدرولیک
هدایت هیدرولیک یکی از مهمترین مشخصه های هیدرودینامیک خاک است که در محاسبه فواصل زهکشهای زیرزمینی و دیگر مطالعات زهکشی مورد توجه قرار می گیرد. روش های متعددی برای اندازه گیری صحرایی هدایت هیدرولیک خاک وجود دارد که اساس کلیه آنها بر اندازه گیری سرعت جریان افقی آب در خاک استوار است. بر حسب اینکه اندازه گیری سرعت جریان آب در خاک در زیر سطح ایستابی (شرایط اشباع) و یا در بالای سطح ایستابی است (شرایط غیر اشباع) صورت گیرد، روش های تعیین هدایت هیدرولیک نیز متفاوت است.
۱-۱-۱- هدایت هیدرولیکی اشباع
به حجم آبی که در واحد زمان از خاکی با سطح مقطع واحد و با شیب هیدرولیک واحد عبور کند، هدایت هیدرولیک اشباع خاک گفته می شود. به عبارت دیگر، هدایت هیدرولیک به وسیله قانون دارسی به شر ح زیر تعریف می شود:
(۱ – ۱)  که در آن :
Q: بده عبور یافته از خاک (مترمکعب بر ثانیه)
K: هدایت هیدرولیک (متر بر ثانیه)
I : شیب هیدرولیک
A: سطح مقطع خاک(متر مربع)
آزمایشهای هدایت هیدرولیک اشباع خاک به طور کلی در محیط اشباع صورت می گیرد بار آبی روی نمونه خاک ر در هنگام آزمایش ممکن است ثابت باشد و یا اینکه همواره و به تدریج تغییر کند. در حالت اول، از بار ثابت^[۱] سخن به میان می آید، در حالی که در حالت دوم بار آبی به طور دائم کم می شود که به آن بار افتان^[۲] می گویند.
روش آزمایشگاهی بار ثابت، روش چاهک^[۳]، روش پیزومتر^[۴] و روش تزریق به چاهک سطحی^[۵] ازجمله روش های بار ثابت به شمار می روند برخی دیگر از روش های اندازه گیری، بصورت بار افتان می باشند. روش آزمایشگاهی بار افتان، روش چاهک معکوس(روش پورشه)^[۶] و روش گلف^[۷] ازجمله این روش ها است.
۱-۱-۱-۱- هدایت هیدرولیک اشباع افقی
هدایت هیدرولیکی اشباع افقی، به حجم آبی که فقط بصورت افقی در واحد زمان از خاکی به سطح مقطع واحد عبور کند (به شرطی که شیب هیدرولیک در آن برابر واحد باشد)، گفته می شود.
۱-۱-۱-۲- هدایت هیدرولیک اشباع قائم
هدایت هیدرولیکی اشباع قائم، به حجم آبی که بصورت قائم در واحد زمان از خاکی به سطح
مقطع واحد عبور کند (به شرطی که شیب هیدرولیک در آن برابر واحد باشد)، گفته می شود بنابراین
تفاوت اساسی آن با هدایت هیدرولیک افقی خاک فقط در جهت حرکت آب است.
۱-۱-۲- اندازه گیری هدایت هیدرولیکی اشباع خاک به روش آزمایشگاهی بارافتان
نمونه خاک را درون استوانه ای که از کف بوسیله صحفه متخلخل مسدود شده قرارداده می شود این صحفه نبایستی به هیچ وجه مانعی در عبور آب ایجاد کند بعبارت دیگر قابلیت هدایت این صحفه در حد ممکن بالا باشد بگونه ای که کاهش بار هیدرولیکی در عرض آن در مقایسه با کاهش بار در طول قابل صرفنظر باشد. استوانه همراه با نمونه خاک حداقل بمدت ۱۲ ساعت در درون آب قرار داده می شود تا ازکف خیس شود تا هوای موجود بتدریج و کاملاً در آب حل شده و بصورت حباب محبوس در نمونه خاک درنیایند. استوانه را از آب بیرون آورده در یک سطح صاف مستقر می شود لوله عمودی را برای ایجاد بار، تا سطحی بالاتر از سطح انتخابیh₁ با آب پر می شود. زمان کاهش ازسطح h₁ به h₂ اندازه گیری می شود.
H₁
شکل(۱-۱): پارمتر های بار افتان
اگر در لحظه t₁بار آبی H₁ و در لحظه t₂ بار آبی H₂ فرض شود:
(۱– ۲)
K_S : هدایت هیدرولیکی اشباع خاک(سانتی متر در ثانیه)
: A₁سطح مقطع نمونه خاک (سانتیمترمربع)
: A₂سطح مقطع استوانه ای که آب در درون آن ازH₁ بهH₂ افت می کند (سانتیمترمربع)
L : طول نمونه خاک(سانتیمتر)
t₁ : زمان رسیدن آب به سطح H₁(ثانیه)
t₂ : زمان کاهش آب از سطح H₁ به H₂ (ثانیه)
مشخص است که اگرسطح مقطع نمونه خاک و لوله آب برابر باشند، رابطه بالا به رابطه ساده زیر تبدیل می شود:
(۱– ۳)
۱–۱-۳- عوامل موثر بر هدایت هیدرولیک
هدایت آبی اشباع تحت تأثیر دو عامل ویژگیهای هیدرولیکی سیال (گرانروی و جرم حجم) و ویژگیهای محیط متخلخل (خاک) قرار دارد. از ویژگیهای محیط متخلخل می توان به تخلخل کل، شکل و هندسه خلل و فرج و توزیع اندازه خلل و فرج اشاره کرد. بنابراین عوامل مختلفی مانند بافت، ساختمان، مقدار مواد آلی، اکسیدهای آهن، کانیهای رسی، درصد سدیم تبادلی و غلظت املاح که بر ویژگیهای محیط متخلخل مؤثرند، می توانند هدایت آبی را تحت تأثیر قرار دهند. هدایت هیدرولیکی اشباع تحت تأثیر املاح، حبس شدن هوا، به هم خوردن وضع ساختمانی خاک و رشد نمو میکروارگانیسم ها می باشد (بای بوردی، ۱۳۸۳).
۱-۱-۳-۱- اندازه و شکل ذرات
اندازه وشکل ذرات تعیین کننده فضای خالی در خاک بوده و اگر تجزیه مکانیکی خاک مبین توزیع مناسبی برای ذرات مختلف باشد، ذرات کوچکتر در فضای خالی بین ذرات بزرگتر جای گرفته و از تخلخل کل می کاهد. ذرات رسی نیز می تواند با آب جاری انتقال یافته و در نقاط خالی و یا بر روی دیواره های خلل و فرج رسوب شده و موجب کاهش تخلخل خاک می گردد. این سبب می شود که خاک با وجود داشتن تخلخل قابل توجه، نفوذ پذیری مطلوبی نداشته، زیرا انتقال مواد رسی و یا کوچکتر، ارتباط داخلی خلل و فرج را قطع می نماید. در خاک های محتوی کفه رسی^[۸] و فراجی پن^[۹] حالت فوق دید می شود.
۱-۱-۳-۲- فعالیت میکروارگانیسمها و هوای محبوس شده
الیسون^[۱۰] (۱۹۴۷) برای اولین بار تأثیر فعالیت میکروارگانیسم ها و هوای محبوس شده درخاک و همچنین غلظت املاح خاک را بر سرعت نفوذ پذیری را بصورت گرافیکی نشان داد.
فعالیت میکروبی موجب می شود که تعدادی از خلل و فرج خاک را این موجودات و ترشحات آن بپوشاند ویا آنکه بخش اعظم هوای محبوس وارد جریان آب شده است، معذالک کاهش نفوذپذیری محسوس خواهد بود.
۱-۱-۳-۳- مواد آلی
مواد آلی سبب افزایش نفوذپذیری خاکهای رسی می گردد. زیرا موجبات خاکدانه ای شدن محیط را مشروط به وجود یون کلسیم در خاک فراهم می سازد. بدیهی وجود کلسیم به میزان کافی ضروری است تا هومات کلسیم تشکیل شده و ذرات رسی را به صورت خاکدانه های پایدار درآب درآورد (بای بوردی،۱۳۸۳).
۱-۱-۳–۴- اکسیدهای آهن
اکسید آهن نیز با پوششی از خود، ذرات ریزتر خاک را از انتشار و پراکندگی در آب حمایت می کند به همین خاطر خاکهای مناطق گرمسیری از نفوذپذیری خوبی برخورد دارند. معذالک تحت شرایط، اکسیدهای آهن درخاک انتقال یافته و کفه آهنی^[۱۱] تشکیل می شود که نفوذپذیری کمی داشته و یا اصولاً نفوذپذیر نمی باشد(بای بوردی، ۱۳۸۳).
۱-۱-۳–۵- ترکیبات کلسیم
در ایران ترکیبات دیگری مانند ترکیبات کلسیم در تحت الارض رسوب نموده و با ایجاد دج^[۱۲] از نفوذ پذیری خاک می کاهد. اگر دج در نزدیکی سطح خاک صورت گیرد، آبیاری این اراضی با بروز شرایط ماندابی توام می گردد (بای بوردی، ۱۳۸۳).