تغییرات زمانی تولید جریان و فرسایش شیاری در خاک مارنی تحت شدت های مختلف باران

فرسایش شیاری، یکی از عوامل اصلی هدررفت خاک در سازندهای مارنی است. این سازندها بسیار حساس به فرآیندهای فرسایش آبی بوده و گستره نسبتا بزرگی را در برخی حوزه های آبخیز مناطق خشک و نیمه خشک دربرمی گیرد. فرسایش شیاری به عنوان پدیده ای فعال در این سازندها بوده و به طور زمانی طی سال، از رخ دادی به رخ داد دیگر یا طی یک رخ داد بارندگی تغییر می کند. تغییرات زمانی فرسایش شیاری طی یک رخ داد باران به دلیل تغییر خصوصیات خاک و تاثیر آن بر خصوصیات جریان متمرکز است. اطلاعات در مورد تغییرات زمانی فرسایش شیاری طی یک رخ داد بارندگی و تاثیر خصوصیات جریان بر آن می تواند در شناخت فرآیند فرسایش شیاری در دامنه ها کمک نماید. شدت تغییرات زمانی خصوصیات جریان و در نتیجه فرسایش شیاری ممکن است تحت تاثیر شدت باران قرار گیرد. از این رو این پژوهش با هدف بررسی تغییرات زمانی فرسایش شیاری و خصوصیات جریان در خاک مارنی تحت باران های با شدت متفاوت انجام شد.
آزمایش در شش رخ داد باران شبیه سازی شده با شدت متفاوت از 10 تا 60 میلی متر بر ساعت به مدت ثابت یک ساعت با سه تکرار در شرایط آزمایشگاهی انجام گرفت. نمونه های خاک از سازندهای مارنی در غرب زنجان برداشت شد و در فلومی به طول 4 متر و عرض 94/0 متر و با شیب 10 درصد ریخته شد. فرسایش شیاری در کنار خصوصیات جریان (دبی و غلظت جریان) در فاصله زمانی پنج دقیقه از آغاز رواناب در هر یک از باران های شبیه سازی شده مورد بررسی قرار گرفت. شدت فرسایش شیاری و خصوصیات جریان در برابر زمان به دست آمد و تفاوت ها بین شدت های بارندگی با استفاده از روش تجزیه واریانس تعیین شد. وابستگی فرسایش شیاری به خصوصیات جریان برای هر یک از شدت های بارندگی تعیین شد. برای انجام تحلیل های آماری از نرم افزار SPSS نسخه 21 استفاده شد.
نتایج نشان داد که تفاوت های اساسی از نظر زمان آغاز جریان، دبی جریان، غلظت جریان و فرسایش شیاری بین شدت های بارندگی وجود دارد (0001/0>P). جریان شیاری و فرسایش شیاری با افزایش شدت بارندگی سریع تر اتفاق افتاد. فرسایش شیاری طی زمان به شدت افزایش یافت و در زمان های پایانی (حدود 45 دقیقه) به حد تقریبا ثابتی رسید. غلظت جریان نیز الگویی مشابه با فرسایش شیاری نشان داد. با این حال دبی جریان در زمان های پایانی افزایش چشم گیر پیدا کرد. در طی زمان 45 دقیقه، اغلب ذرات فرسایش پذیر، طی بارندگی دچار فرسایش شدند و پس از آن، جریان های شدید اما با غلظت (رسوب) پایین در شیارها مشاهده شد. رابطه ای قوی بین فرسایش شیاری و دبی جریان در شدت های مختلف بارندگی مشاهده شد.
به طور کلی این پژوهش نشان می دهد که با تغییر شدت باران، آستانه وقوع فرسایش شیاری و اوج آن طی بارندگی تغییر می یابد. هم چنین روند تغییرات فرسایش شیاری طی بارندگی، با افزایش شدت بارندگی شدت پیدا می کند. در حالت کلی، با گذشت زمان بارندگی به دلیل افزایش دبی جریان، غلظت جریان و در نتیجه فرسایش شیاری افزایش می یابد. در زمان های اولیه بارندگی، وابستگی فرسایش شیاری به دبی جریان بیش تر است در حالی که در زمان های پایانی به دلیل انتقال بخش عمده ذرات فرسایش پذیر در زمان های قبل، الگوی تغییرات فرسایش شیاری شبیه به دبی جریان نیست.