preferential flow
در نشریات گروه آب و خاک-
هدف از این مطالعه، بررسی اثر مقدار و اندازه سنگریزه بر نفوذ آب، در دو خاک لوم و لوم شنی بود. به این منظور، دو سری نمونه دست خورده با بافت زمینه لوم و لوم شنی و دارای مقادیر جرمی 10، 20، 30 و 40 درصد سنگریزه ریز (75/4-4 میلی متر) و سنگریزه درشت (8/15-9/7 میلی متر) و یک تیمار فاقد سنگریزه (شاهد) به طور جداگانه تهیه شد. نمونه های خاک تهیه شده در ستون های با ارتفاع 50 و قطر داخلی 5/21 سانتی متر ریخته و متراکم شد و با استفاده از سیستم ماریوت، مقدار نفوذ تجمعی هر دو سری نمونه خاک اندازه گیری گردید. برای هر دو سری آزمایش، 10 ستون استفاده گردید. آزمایش های نفوذ بدون تکرار انجام شد. حضور سنگریزه در هر دو خاک لوم شنی و لوم باعث افزایش نفوذ تجمعی نسبت به تیمار شاهد شد. مقدار متوسط نفوذ آب در تیمارهای لوم مخلوط با سنگریزه ریز و درشت به ترتیب، 25 و 104 درصد بیش تر از تیمارهای لوم شنی مخلوط با سنگریزه ریز و درشت بود. سنگریزه ریز در خاک لوم شنی و سنگریزه درشت در خاک لوم تاثیر بیش تری بر افزایش نفوذ تجمعی داشتند. با این حال، در مقدار سنگریزه 20 درصد، نوساناتی مشاهده شد. نتایج نشان داد که سنگریزه همیشه باعث افزایش مقدار نفوذ آب در خاک نمی شود. نتایج همچنین نشان داد که سنگریزه در هر دو خاک، با تاثیر بر مقدار جرم های مخصوص ظاهری کل و بخش نرم خاک بر مقدار نفوذ تجمعی آب تاثیر می گذارد.
کلید واژگان: تخلخل، جرم مخصوص ظاهری، جریان ترجیهی، منافذ درشتThe objective of this study was to investigate the effect of content and size of gravel on water infiltration in two loam and sandy loam soils. For this purpose, two series of repacked soil samples, with loam and sandy loam textures, and mass contents of 10, 20, 30 and 40 % fine gravel (4-4.75) and coarse gravel (7.9- 15.8) mm, and a treatment with no gravel (CK) were created separately. The prepared soil samples were compacted into 50 cm high cylinders with an inner diameter of 21.5 cm. The cumulative infiltration of both series of soil samples were measured using the Marriott system. Regarding both series of experiments, 10 cylinders were used. The experiments of infiltration were done with no replication. The presence of the gravel increased the cumulative infiltration in both sandy loam and loam soils compared to the (CK). The average amount of water infiltration in loam treatments, combined with fine and coarse gravel were, respectively 25 and 104 percent, higher than the one in sandy loam treatments, combined with fine and coarse gravel. Fine gravel of sandy loam and coarse gravel of loam soils, had the highest effect on the increase of cumulative infiltration. However, some fluctuations were observed under the gravel content of 20 %. The results showed that the gravel does not always increase the amount of soil water infiltration. The results also indicated that the gravel affects the amount of water infiltration in both soils by affecting the total, and the fine earth bulk densities.
Keywords: Bulk Density, Macro Pores, Preferential Flow, Porosity -
کاربرد کودهای دامی سبب بهبود ویژگی های فیزیکی خاک و عملکرد محصول می شود، ولی در کودهای دامی باکتری های بیماری زا وجود دارد. لذا نیاز است توزیع باکتری در پروفیل خاک با کاربرد کود ارزیابی شود. از این رو، انتقال و نگهداشت باکتری سطح خاک در این شرایط اهمیت پیدا می کند. یکی از باکتری های شاخص برای میزان سنجش آلودگی باکتری ایشریشیاکولی است. هدف از این پژوهش بررسی اثر اندازه ذرات کود و کشت چمن بر انتقال و نگهداشت باکتری است. پژوهش در گلخانه پژوهشی دانشکده کشاورزی دانشگاه شهرکرد انجام شد. تیمارهای کود گاوی با چهار قطر 25/0، 50/0، 0/1و 0/2 میلی متر انتخاب (به میزان 36 تن بر هکتار روی سطح خاک) و اثر اندازه ذرات کود در شرایط وجود و بدون کشت چمن بر انتقال باکتری بررسی شد. برای انجام آزمایش ها ستون های PVC به ارتفاع 350 و قطر 160 میلی متر انتخاب و با خاک با بافت لومی پر شدند. چمن با ارتفاع پنج سانتی متری روی سطح ستون های خاک قرار گرفت. ستون ها هر دو روز (هفت مرتبه) تا حد ظرفیت زراعی آبیاری شدند و پس از هفت آبیاری آب شویی ستون ها انجام شد و میزان باکتری به روش شمارش زنده در عمق های مختلف اندازه گیری شد. نتایج پژوهش نشان داد بیش ترین نگهداشت میزان باکتری صرف نظر از شرایط کشت چمن، در عمق 10 سانتی متری سطح خاک است و رابطه معکوس بین افزایش عمق و نگهداشت باکتری در خاک وجود دارد. جریان های ترجیحی در شرایط کشت چمن سبب انتقال باکتری به اعماق پایین تر شد و نگهداشت باکتری در اعماق پایین تر نسبت به شرایط بدون کشت بیش تر شد. متوسط شاخص نگهداشت باکتری برای اندازه ذرات کود دو میلی متر در عمق 10 سانتی متر، 68 درصد و در تیمار با اندازه ذرات کود 25/0 میلی متر، 48 درصد شد. به ازای ذرات کوچک تر کود میزان نگهداشت باکتری در پروفیل خاک در عمق های پایین تر از 10 سانتی متر بیش تر شد. لذا، توصیه می شود در مناطقی که کشت چمن انجام می شود برای جلوگیری از آلودگی باکتریایی سطح خاک که در تماس با انسان است از کود گاوی با ذرات ریزتر مانند 5/0 و یک میلی متر استفاده شود.
کلید واژگان: ایشریشیاکولی، اندازه ذرات، انتقال باکتری، جریان ترجیحی، کود دامیIntroductionThe cow manure application is a common way to improve soil properties, however, the uses may cause bacteria contamination in the soil profile as well as the surface water and groundwater. Thus it is crucial to monitor the amount of bacterial transport and retention on the soil surface and deeper under cultivation conditions. The literature review shows that the structure of manure, soil structure, cultivation, soil moisture, soil salinity, and irrigation methods are important in the transport and retention of bacteria in the porous media. The plant’s roots cause cracks, creating preferential flow in the soil profile. Preferential flow accelerates pollutant transportation in the soil. Therefore It is essential to survey the transport of bacteria in the presence of plants. In this research, it has been investigated the effect of grass cultivation conditions and the size of the particles on the retention of Escherichia coli bacteria in the soil profile.
Materials and MethodsThis research was conducted in the greenhouse and column experiments condition with grass cultivation. Cow manure was dried for 72 hours and passed through 0.25, 0.5, 1.0, and 2.0 mm sieves. The grass was prepared and placed uniformly on the surface of the soil columns. Then 14 days were given for the stabilization and settlement of the grass roots into the soil columns. The columns were irrigated once every two days by custom surface method until the soil moisture to the field capacity. The column’s height was divided into six equal layers, in which each layer was sampled to measure the remaining E. coli bacteria. The live counting method was used to determine the bacteria accumulation on the soil profile. For the measurement, a nine cubic centimeter of distilled water was added to one gr of each soil sample and they were put and kept in a shaker for 30 minutes. After preparing the soil samples’ dilutions, 100 µl of each dilution was cultured on the Eosin Methylene Blue (EMB) culture medium. The plates were retained at 37 °C, the temperature suitable for E. coli growth. After 24 hours, the bacteria colonies were counted and reported per ml. Due to the difference in the initial concentration of bacteria in the cow manure samples, the relative concentration index of bacteria was used to compare the concentration of bacteria in the effluent and the soil profile. This is the bacteria concentration ratio to the concentration of input bacteria, at each depth of the soil with the S/C0 parameter, it was shown that C0 and S are the bacteria concentration in the manure columns and the bacterial growth rate in the soil depth respectively.
Results and DiscussionIn this research, the distribution of the soil bacteria is studied at the end of the test period. The results show that in treatments without grass cultivation, it can be seen that the maximum S/C0 for all cow’s manure sizes in the surface layer was 10 cm. With increasing depth, the relative concentration of the bacteria in all treatments has decreased. In the conditions of grass cultivation on the soil surface, the relative concentration of bacteria for the manure particle size of 0.25 mm at lower depths was more than the treatment with a larger particle size. The smaller size of the manure particles of 0.25 mm due to their transfer to the lower layers has led to the observation of a higher amount of bacteria compared to other sizes at lower depths. In other words, due to their small size, cow manure particles with a diameter of 0.25 were more easily transported to the lower layers of the soil column by flowing through the pores created by the plant roots. The reason for the decrease of the bacteria absorption in the soil surface layer compared to the treatments without cultivation can be attributed to the soil structure. The root growth causes the creation of macropores and large pores on the soil surface and increases the transfer of bacteria to the lower layers.
ConclusionThe effect of grass cultivation and different sizes of cow manure particle size (2.0, 1.0, 0.5, and 0.25 mm) were evaluated on the distribution of Escherichia coli bacteria in the soil profile. It shows that the bacteria retention rate decreases with increasing depth in the soil profile. Manure particles with a size of 0.25 mm cause more contaminant transport to the lower depth of the soil profile. Preferential flow in the conditions of grass cultivation caused the transport of bacteria to the lower depths. Grass cultivation causes bacteria retention at lower depths compared to the conditions without cultivation. The average bacterial retention index was 68% for a manure size of 2.0 mm at a depth of 10 cm and 48% in the treatment with a manure size of 0.25 mm. It concluded that the possibility of deep soil contamination with the application of manure with finer particles and grass cultivation is higher than with coarser particles and without grass cultivation.
Keywords: Cow Manure, Escherichia Coli, Particle Size, Preferential Flow, Transport Of Bacteria -
برای اصلاح اسیدیته و افزایش حاصل خیزی خاک های اسیدی کشاورزی در گیلان از کودهای دامی استفاده می شود که اگرچه مفیدند اما دارای باکتری های کلی فرم هستند که می توانند به آب های زیرزمینی راه یافته و این منابع را آلوده کنند. هدف این پژوهش بررسی انتقال باکتری شاخص ایشریشیا کولای در خاک اسیدی بود. دو خاک با pH 88/5 و 93/3 از منطقه املش و لاهیجان نمونه برداری شد. برای آزمایش آب شویی، خاک ها پس از هواخشک شدن و الک شدن بدون تراکم در سیلندرهای پلی وینیل کلراید (قطر 8/4 و ارتفاع 92/14 سانتی متر) ریخته شد. پس از برقراری جریان اشباع ماندگار، 1/0 حجم منفذی (PV) پالس آلودگی شامل باکتری ایشریشیا کولای (CFU mL-1 108) و برمید (M 008/0) به سر ستون افزوده شد و آب شویی با آب مقطر انجام شد. نمونه برداری از زه آب خروجی در فواصل زمانی مشخص تا PV 5/4 انجام شد. در زه آب شمار باکتری ایشریشیا کولای و غلظت برمید اندازه گیری شد. پس از پایان آب شویی، ستون خاک به 5 لایه 3 سانتی متری بریده شد و تعداد باکتری مانده در هر لایه شمارش شد. در زه آب ستون خاک املش و لاهیجان پیک غلظت نسبی باکتری (C/C0) در 7/0 و PV 9/0 رخ داد در حالی که پیک C/C0 برمید به ترتیب در 8/0 و PV 8/1 دیده شد. بیرون آمدن زودهنگام باکتری از ستون خاک نسبت به برمید به مسیرهای جریان ترجیحی نسبت داده می شود که در ستون خاک لاهیجان به دلیل داشتن رس و ماده آلی بالاتر، بیشتر بود. بیشترین شمار باکتری مانده در هر دو خاک در لایه 3-0 سانتی متری به دست آمد که در خاک املش بیشتر بود و با افزایش عمق خاک به ترتیب 9/0 و 44/1 واحد لگاریتمی در خاک املش و لاهیجان کاهش یافت. در کل، نه تنها غلظت تجمعی باکتری در زه آب ستون خاک املش بیشتر بود، بلکه تعداد باکتری های مانده در این خاک نیز به دلیل pH بالاتر بیشتر از خاک لاهیجان بود.کلید واژگان: برمید، جریان ترجیحی، ضریب پالایش، شاخص نسبی جذبManures are used to increase pH and fertility of acidic soils in Gilan province. Although they are useful, but contain coliform bacteria that can reach the groundwater resources and lead contamination. This study aimed to investigate an indicator bacterium; Escherichia coli transport in two acidic soils. Two soil samples with pH vlues of 5.88 and 3.99 were taken from Amlash and Lahijan area respectively. For leaching experiment, air dried soil was freely packed in Polyvinyl chloride sylinders (with diameter of 4.8 and height of 14.92 cm). A 0.1 pore volume (PV) of bacteria (1× 108 CFU mL-1) and bromide (0.008 mol L-1) as a pulse flow was applied on the top of the soil columns after water flow rate reached steady state condition and leaching experiment was followed with distilled water. Leachate sampling was carried out in regular time intervals till 4.5 PV and E. coli and bromide concentrations were measured in the leachate. Resident E. coli number were also determined in each cutted 3 cm section of soil after leaching experiment endup. C/C0 peak of E. coli in the leachate of Amlash and Lahijan soil columns was observed at 0.7 and 0.9 PV repectively, while the C/C0 peak of bromide was occurred at 0.8 and 1.8 PV respectively. Early occurance of E. coli bacteria rather than bromide in the leachate of both soils was attributed to preferential water flow path which was dominant in the Lahijan soil column due to more clay and organic carbon content. The most resident E. coli number was determined in the surface layer of both soils which was greater in Amlash soil and decreased by 0.9 and 1.44 (log unit) in Amlash and Lahijan soil columns respectively. Overall, not only the cumulative number of E. coli bacteria was higher in the leachate of Amlash soil column, but also it contained more resident E. coli bacteria rather than Lahijan soil column due to greater pH value.Keywords: Bromide, Filtration coefficient, Preferential flow, Relative adsorption ratio
-
سابقه و هدف:
بررسی بیلان جرم آلاینده انتقال یافته در پروفیل خاک در مدیریت های طولانی مدت عملیات کشاورزی ضرروی است. لذا این پژوهش با هدف بررسی میزان تاثیرگذاری درز و ترک بر جریان ترجیحی، زمان انتقال ترجیحی آلاینده نیترات و بیلان جرمی انتقال یافته در دو سیستم آبیاری مختلف طراحی گردید.
مواد و روش هابدین منظور در این پژوهش، 9 ستون PVC به ارتفاع 60 سانتی متر و قطر 16 سانتی متر استفاده شد. هر ستون از خاک لوم-رسی به ارتفاع 50 سانتی متر پر گردید و دو بخش درز و ترک به عرض 1 سانتی متر و پر شده با شن درشت با قطر 710 میکرومتر در طول ستون خاک ایجاد شد. تیمارهای آزمایش شامل دو دسته، تیمار اصلی درز و ترک و تیمار فرعی سیستم آبیاری بود. تیمارهای اصلی در سه سطح عبارت بودند از: بدون درز و ترک (M)، عدم ارتباط جانبی بین درز و ترک و خاک (MC-S)، ارتباط کامل بین درز و ترک و خاک (MC-C). عبارت بودند از آبیاری سطحی (SI) و آبیاری قطره ای سطحی با دبی 2 و 4 لیتر در ساعت (DI4 & DI2). برنامه آبیاری شامل 1 ساعت تزریق آب مقطر، 2 ساعت تزریق محلول نمکی (176 و 8/61 میلی گرم یون خالص نیترات و کلراید) و 4 ساعت تزریق آب مقطر بود. قبل از شروع، تمام ستون های آزمایش به مدت 5 ساعت تارسیدن به شرایط اشباع کامل آبیاری شدند. زه آب خروجی در زمان 15، 30 و 60 دقیقه به صورت مجزا از ماتریکس خاک و درز و ترک جمع آوری شدند.
یافته هانتایج نشان داد بیلان جرم نیترات و کلراید انتقال یافته SI و DI4 تفاوت چندانی نداشتند. نیترات زه آب در سیستم آبیاری DI2 تقریبا نصف SI و DI4 بود. درحالی که جرم کلراید انتقال یافته در سیستم آبیاری DI2 بیشتر از سایر سیستم های آبیاری بود. نتایج نشان داد که زمان سفر کلراید بویژه در درز و ترک MC-C کوتاهتر از نیترات است. نتایج نشان داد که جرم نیترات و کلراید از بخش درز و ترک بیش از 5/1 برابر سایر تیمارها بود که تاکیدی بر نقش جریانات از درز و ترک در خاک های یک منطقه در انتقال آلاینده نیترات و کلراید به سمت آبهای زیرزمینی می باشد.
نتیجه گیرینتایج نشان داد در جریان های سریع آب مثل SI، بیلان جرمی نیترات انتقال یافته بیشتر و در جریانات کندتر آب مثل DI2، بیلان جرمی کلراید آبشویی شده بیشتر بود. جریان های ترجیحی بویژه در تیمارهای دارای تبادلات کامل بین ماتریکس خاک و درز و ترک بیشتر رخ داد و در زمان انتقال کلراید در مقایسه با نیترات جریان های ترجیحی بیشتر نقش داشتند.
کلید واژگان: آبیاری قطره ای، بیلان جرمی، جریان ترجیحی، نیتراتBackground and objectivesThe contaminant mass balance in a soil profile is highly necessary in long term agriculture management under different irrigation systems. The objective of this research was assessment of the preferential flow on the travel time and mass balance of NO3 under two irrigation systems.
Materials and methodsNine PVC-columns were employed with a 60 cm length and 16 cm diameter. Each column included 50 cm height of clay loam soil and two cracks with 50 cm length and 1 cm diameter that filled by course sand. The treatments were based on two groups at three levels. The main group was crack: soil with blocked cracks (M); soil with remove lateral infiltration to cracks (MC-S); soil with lateraled and vertical correlation and infiltration with cracks (MC-C). The subgroup was irrigation systems: surface irrigation (SI) with 2 cm water constant height and surface drip irrigation system (DI4 & DI2) with 2 and 4 l/h flux, respectively. Each experiment column was irrigated for 6 hours (1 h with distilled water; 2h with solution consist of 176 (mg) of NO3 and 61.8 (mg) of Cl in 1 liter distilled water and finally 3 h with distilled water). Before start of experiment, each column was irrigated with distilled water for 5 h to reach saturation condition. The drainage water separately collected from soil and cracks every 15, 30 and 60 min.
ResultsThe results showed the value of mass balance of NO3 and Cl in SI and DI4 irrigation systems were more similarity. Based on the results, the mass of NO3 of drainage water in M inDI2 was approximately half in compare to SI and DI4. Whiles, this mass of Cl that transported under DI2was more in compare to SI and DI4. Also, the travel time of Cl in MC-C treatment, in crack section, was shorter of NO3. On the other hand, the results show the mass balance of these anions that transported from crack section in the most of the treatments was 1.5 times more. It indicates vertical flows in course paths of crack have the main role to move and transport of contaminants such as and Cl toward groundwater.
ConclusionOver all, under high water velocity as SI, NO3 is transporting more rapidly but under condition with low water velocity like as DI2 with longer time of unsaturation condition, Cl is leaching more. The preferential flows in treatment with full interaction between soil matrix and cracks were happen more. Also, the preferential flow has stronger role to transport of Cl than NO3.
Keywords: Surface drip irrigation, Mass balance, Preferential flow, NO3 -
مدل سازی جریان ترجیحی با استفاده از مدل موج سینماتیک- پخشی (KDW) در خاک و نقش ماکروپورها در ایجاد آننشریه علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی)، سال بیست و دوم شماره 4 (پیاپی 86، زمستان 1397)، صص 129 -142جریان ترجیحی هم از لحاظ محیطی و هم از لحاظ سلامت انسان دارای اهمیت به سزایی است. به طوری که انتقال سریع آب و در نتیجه آلوده کننده ها و سموم کشاورزی از این طریق وارد خاک و آب های زیرزمینی خواهند شد. درحالی که اندازه گیری و کمی سازی آن بسیار مشکل است. در این تحقیق، با استفاده از نمونه های خاک و انجام بارش مصنوعی به وسیله یک شبیه ساز کوچک باران، سعی در کمی سازی میزان جریان ماکروپورها و مدل سازی جریان ترجیحی گردید. در این راستا از دو مدل استفاده شد: 1) مدل موج سینماتیکی ارائه شده توسط جرمان در سال 1984 و 2) مدل توسعه داده شده آن به نام مدل موج سینماتیکی- پخشی ارائه شده در سال 2003 توسط دیپیترو و همکاران. نتایج نشان داد که مدل ارائه شده توسط دی پینترو و همکاران دارای دقت بیشتری نسبت به مدل جرمان است. سپس، یک روش ابتکاری جهت محاسبه مقدار ماکروپورها به کار گرفته شد. نتایج رگرسیون نشان داد که مقدار آب ترجیحی رابطه معنی داری با کل میزان تخلخل خاک ندارد (36/0= R2)، و در مقابل با مقدار ماکروپورها با ضریب تبیین 76/0 R2= (001/0> α) دارای یک رابطه معنی دار است.کلید واژگان: جریان ترجیحی، مدل موج سینماتیک، ماکروپور، محیط متخلخل، شبیه ساز بارانPreferential flow is of great importance in the environment and the human health. So, rapid water transportation and consequently, pollutants and pesticides leak out and get into the groundwater, making it very difficult to measure and quantify. To quantify and describe the preferential flow, two gravity-driven models were used: 1) kinematic wave model (KW) introduced by Germann in 1985), and 2) kinematic dispersive wave (KDW) model developed by applying a second-order correction to the Germann’s model by Di Pietro et al. in 2003. So, the experimental data was obtained using the laboratory mini-rainfall-simulator over cylindrical soil samples at the laboratory. Their parameters were obtained using Solver add-ins in the Excel software. Then, the results were compared using the root-mean-square error (RMSE). The results showed that the KDW model could better predict the preferential flow (with lower RMSE). Also, the regression results showed 1) there was no significant relation between the preferential flow and the total porosity, and 2) there is a significant relation between the preferential flow and the macrospores.Keywords: Preferential flow, Kinematic-dispersive wave model, Soil drainage hydrographs, Macrospores, Mini rainfall simulator
-
یکی از مکانیزم های انتقال مواد محلول در خاک، جریان ترجیحی یا جریان از مسیر های درشت منفذ است. در این تحقیق، برای بررسی تاثیر مسیر های درشت منفذ در انتقال محلول، از سه توده خاک حاوی 3 درصد رس، 2/4 درصد سیلت و 8/92 درصد شن در مخزنی به طول 200، عرض 100 و ارتفاع 45 سانتی متر استفاده شد. توده خاک اول به صورت همگن (بدون مسیر درشت منفذ)، توده خاک دوم حاوی خاک و لایه هایی به ضخامت 5 سانتی متر از سنگریزه هایی به قطر 2 تا 4 میلی متر از سطح تا کف (دارای لایه های درشت منفذ پیوسته) و توده خاک سوم حاوی خاک و لایه هایی به ضخامت 5 سانتی متر از سنگریزه هایی به قطر 2 تا 4 میلی متر از سطح تا عمق 35 سانتی متری (دارای لایه های درشت منفذ ناپیوسته) تهیه شد. انتقال محلول سدیم کلرید در این سه توده خاک آزمایش و با نرم افزار GeoStudio شبیه سازی شد. محلول انتخابی در توده خاک دارای لایه های درشت منفذ پیوسته در مقایسه با توده خاک بدون لایه درشت منفذ، 27 درصد سریع تر انتقال یافت و غلظت های اوج محلول رخنه شده نیز زودتر مشاهده شد. تاثیر قابل توجهی در سرعت انتقال محلول در لایه های درشت منفذ ناپیوسته مشاهده نشد. نرم افزار GeoStudio با ضریب تعیین بیش از 89/0 و مقادیر جذر میانگین مربعات خطای کم تر از 25/0 انتقال محلول سدیم کلرید را به طور رضایت بخشی شبیه سازی کرد.کلید واژگان: توده خاک، جریان ترجیحی، مسیر درشت منفذ، CTRAN، W، SEEP، WOne of the mechanisms of solute transport in soil is preferential flow or flow in macropores. In this study, to investigate the influence of macropore paths on solute transport, three soil bulks composed of 3% clay, 4.2% silt and 92.8% sand in a box with 200 cm length, 100 cm width and 45 cm height were used. The first soil bulk was homogeneous (without macrpore path), the second one contained soil and layers of 5 cm thickness, composed of gravels with 2-4 mm diameter, from surface to bottom of the box (with continuous macropore layers), and the third one contained also contained soil and layers of same thickness and material, but the layers extended only to a depth of 35 cm (with non-continuous macropore layers). The transport of NaCl solution in these three soil bulks were experimented and then simulated using GeoStudio. In the soil bulk having continuous macropore layers, in comparison with the one with no macropore layer, the solute traveled the distance between the surface and the bottom in a shorter time (about 27%) and the peak concentrations were sooner observed (10-20 min). However, the non-continuous layers had no significant impact on the speed of solute transport. The GeoStudio software satisfactorily simulated the solute transport with the coefficient of determination more than 0.970 and the values of the root mean square error less than 0.25.Keywords: CTRAN, W, macropore path, preferential flow, SEEP, W, soil matrix
-
نشریه علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی)، سال هجدهم شماره 2 (پیاپی 68، تابستان 1393)، صص 111 -120در این پژوهش اثر ساختمان خاک در انتقال بروماید غیر فعال تحت شرایط جریان اشباع و غیراشباع بررسی گردید. تیمارهای ساختمان خاک شامل ستون های خاک دست نخورده (ساختمان منشوری و دانه ای) و خاک دست خورده (ساختمان تک دانه) بودند. غلظت ثابتی از برومید (M 005/0) بر سطح ستون ها تحت شرایط جریان ماندگار اعمال شد. برای شرایط اشباع، شدت جریانی برابر با بیشترین هدایت هیدرولیکی اشباع (Ks) خاک ها و برای ایجاد شرایط غیراشباع، شدت جریانی برابر نصف کمترین Ks روی ستون ها اعمال گردید. آبشویی ستون ها تا حجم آب خروجی 5 حجم آب منفذی (PV) ادامه یافت. غلظت برومید خروجی با فواصل PV2/0 توسط الکترود انتخابگر برومید اندازه گیری شد. منحنی رخنه برومید برای ساختمان تک دانه S شکل و نزدیک به الگوی جریان های پیستونی و مویینه ای بود. در دو ساختمان منشوری و دانه ای، منحنی رخنه در ابتدا دارای شیب تند و سپس شیب ملایم تر و کشیده بود. مسیرهای ترجیحی موجب خروج زود هنگام برومید از ستون های خاک در این دو ساختمان شد. کشیدگی منحنی رخنه بیان گر نقش مهم پخشیدگی و پراکنش در انتقال برومید در این خاک ها می باشد. در شرایط اشباع، جبهه برومید نسبت به شرایط غیراشباع به علت غالبیت جریان توده ای و جریان سریع تر در منافذ درشت زودتر به انتهای ستون رسید. نتایج این پژوهش اهمیت ساختمان خاک، مسیرهای ترجیحی و شرایط جریان را در انتقال املاح نشان می دهد.
کلید واژگان: ساختمان منشوری، ساختمان دانه ای، ساختمان تک دانه، حجم آب منفذی، جریان ترجیحی، کشیدگیIn this study، the effect of soil structure under saturated and unsaturated flow conditions on nonreactive bromide (BR) transport was investigated. The soil structure treatments consisted of undisturbed columns (prismatic and granular structures)، and disturbed columns (single- grain structure). A constant concentration (C0= 0. 005 M) of bromide was supplied on the surface of the columns in a steady-state flow condition. For the saturated flow condition، a flux equal to the highest saturated hydraulic conductivity (Ks) of the columns was applied on all of the columns. To create the unsaturated flow condition، a flux equal to the half of the lowest Ks of the columns was imposed on all of the columns. The leaching of the columns was followed for five pore volumes (5PV) and the bromide concentration of the effluent was measured at 0. 2PV intervals using bromide selective electrode. The breakthrough curve (BTC) of single- grain structure was sigmoidal (S-shaped) and similar to piston-capillry flow form. In contrast، BTCs of the granular and prismatic structures had a steep initial part and later gradual tailed part. The preferential pathways caused the early appearance of bromide in the leachate of columns of these two structures. Tailing of the BTCs might be due to dispersion and diffusion between mobile and immobile water fractions. In saturated condition، the bromide plume appeared earlier than that in the unsaturated condition because of domination of mass flow and rapid macroporous stream. The results demonstrated the importance of soil structure، preferential pathways، and flow conditions in solute and pollutant transport.Keywords: Prismatic structure, Granular structure, Single, grain structure, Pore volume, Preferential flow, Tailing -
نشریه علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی)، سال نهم شماره 2 (پیاپی 32، تابستان 1384)، ص 63
موضوع آلودگی خاک توسط مواد شیمیایی باعث افزایش نگرانی هایی در مورد محیط زیست شده است. آب شویی مواد به آبهای زیرزمینی و حرکت، مشکلات زیادی را برای آلودگی ماتریکس خاک، محلول خاک و آب زیرزمینی زیر آن به وجود می آورد. از این رو، به منظور بررسی تاثیر جریان ترجیحی (Prefrential Flow)، ساختمان خاک و کمپلکسهای آلی بر تحریک و آب شویی فلزات کادمیوم، سرب و روی آزمایشی به صورت فاکتوریل با کرت های خرد شده در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار انجام شد...
کلید واژگان: جریان ترجیحی، مواد آلی، خاک دست نخورده، خاک دست خورده، محلول خروجیIncreasing soil contamination by chemicals has become an issue of increasing environmental concern. Leaching of chemicals into and through the vadose zone creats serious problems due to the contamination of the soil matrix, soil solution and groundwater. Therefore, in order to study the effect of the preferential flow, macropores and organic matter on mobility and leaching of the metals such as cadmium lead, and zinc, an experiment was conducted as a factorial-split plot based on the completely randomized design with three replications. Three treatments of the undisturbed soil (U), the disturbed soil (D) and the disturbed soil containing 3 percent organic matter (O) were leached by the solutions with the concentration of 20 mg.L-1 of Cd, Pb, and Zn for a month. Then the concentrations of Cd, Pb and Zn in the leachate were measured at different time intervals. The ANOVA results indicated that the metals had a significant difference in the leachate at 1% and the order of their mobility was: Zn>Pb>Cd. Also, there was a significant difference between different soil treatments at 1% and the concentration of the three metals in U and O treatments was more than their concentrations in D treatment. Furthermore, a significant difference between the time intervals of leaching (pore volumes) was observed at 1%. So that, Cd in leachate of U, O and D treatments indicated a significant difference after leaching for 3, 3 and 5 days, respectively (1%). But, Pb in the leachate of the three soil treatments after leaching for 11 days had a significant difference. Zn concentration only in O treatment had a clear trend at different time intervals of leaching and a significant difference was observed after leaching for 8 days.
Keywords: Preferential flow, Organic matter, Undisturbed soil, Disturbed soil, Leachate
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.