به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « Wind tunnel » در نشریات گروه « آب و خاک »

تکرار جستجوی کلیدواژه «Wind tunnel» در نشریات گروه «کشاورزی»
  • الهام قنبری*، علی اصغر جعفرزاده، شاهین اوستان، عباس احمدی، فرزین شهبازی

    امروزه عوامل مختلفی دریاچه ارومیه (بزرگترین دریاچه آب شور خاورمیانه) در شمالغرب ایران را در معرض خشکی و فرسایش بادی قرار داده که نتیجه آن بروز طوفان های ریزگرد است. شناسایی ماهیت این ریزگردها در ارایه راهکارهای مقابله با بحران حایز اهمیت بوده و بدین منظور، سه بخش مستعد برای تولید ریزگرد از ساحل شرقی دریاچه ارومیه انتخاب و هر بخش براساس ارتفاع از سطح آزاد آبها به دو سطح تقسیم گردید. نمونه های خاک به سینی های تونل باد مدار بسته، منتقل و شبیه سازی فرسایش بادی با اعمال حداکثر سرعت باد 45 متر بر ثانیه به مدت 15 دقیقه بطور یکنواخت در تمام ارتفاعات انجام گردید. با به تله انداختن ریزگردها و بررسی خصوصیات کانی شناسی آنها به روش آنالیز XRD و با استفاده از نرم افزار High Score، کوارتز، کلسیت، هالیت و ژیپس بعنوان کانی های غالب شناسایی شدند. از میان این کانی ها، کوارتز بالاترین درصد را داشته و با توجه به فاصله کم برای انتقال در تونل باد دور از انتظار نمی باشد. نتایج تجزیه واریانس نیز نشان داد که اثر لایه بر کانی کوارتز (p≤0.99) و اثر بخش بر کانی کلسیت (p≤0.95) معنی دار است. حضور کلسیت بعنوان کانی غالب در نمونه ها بویژه بخش 2 می تواند اعلام خطری برای آلودگی جوی از طریق حمل آلاینده ها و انتقال آنها باشد.در این تحقیق با بررسی عمل انتخابی فرسایش بادی بر خاکهای منطقه و مطالعه کانی شناسی خاکهای منشاء ریزگردها، می توان نوع کانی های موجود در ارتفاعات مختلف جوی را پیش-بینی نمود زیرا، نوع کانی غالب در ارتفاعات مختلف جوی با خاکهای منشاء متفاوت نیستند.

    کلید واژگان: آنالیز XRD, فرسایش بادی, کانی شناسی, تونل باد, دریاچه ارومیه}
    Elham Ganbarie *, Aliasghar Jafarzadeh, Shahin Oustan, Abbas Ahmadi, Farzin Shahbazi
    Background and Objectives

    Urmia Lake is the largest saltwater in the Middle East, which has been located in the northwest of Iran. Nowadays, various factors have exposed it to dryness and wind erosion, the result of which is the increase in soil salinity, the thinning of solute crystals, and the occurrence of dust storms. Identifying the nature of these dusts specially the mineralogy of them is important in providing solutions to deal with the crisis. Investigating the characteristics and mineralogy of dusts in the region are useful in predicting and controlling ways to reduce their damages, and dust mineralogy is a practical method to determine their origin. In other words, the deposition of dust in different areas can affect the nearby ecosystems by making changes in the texture, composition of elements and even the acidity of the soils of the affected areas. The source of dust is very important in the mineralogy of sedimentary particles and depends on various factors such as geology and soil characteristics as well as climatic conditions. Also, the height of atmosphere which the dusts are there can be useful in studying the affect of mineralogy in this height.

    Methodology

    For this purpose, three flat sites without vegetation and prone to fine dust production were selected from the eastern shore of Urmia Lake, and each site was divided into 3 layers based on the height from sea level, but the first layer was omitted from the studying areas because of the high soil moisture due to low distance to lake, which results in decreasing dust production by this layer, and eventually 2 random samples (0-5 cm) were picked up from each layer. This research work carried out based on 12 selected soil samples from 3 sites and their layers. The soil samples from 0 to 5 cm depth as a surface soil of layers were transferred to trays with dimensions of 3 x 40 x 30 cm in the wind tunnel of agriculture faculty of Tabriz University, with 370cm length, 50cm width and 70cm height, and wind erosion was simulated by applying the maximum wind speed of 45 meters per second to it was done for 15 minutes at each height. Then, the dust particles released at 2 heights of the wind tunnel (10 and 30 cm from the floor of the device) and the control soil sample were subjected to XRD analysis and the obtained diffractions were interpreted using High Score software. Finally, statistical analysis was performed using a nested design to find the effect of factors such as the location, layer and height of the wind tunnel on the content of minerals in windblown dust.

    Findings and Conclusion

    The obtained results showed that the dominant minerals in the most dust samples, were quartz, calcite, halite and gypsum with the highest average percent of quartz, because of the widespread occurrences of this mineral in the earth crust. The statistical analysis results revealed the significant effect of layer on quartz at the p<0.01 level, but the effect of site on calcite was significant at the p<0.05 level. But the maximum amount of quartz appeared in layer 2 of site 2, while its minimum amount has observed in layer 2 of site 1. The maximum and minimum amount of calcite was found in site 2 and 3 respectively, but predominance of quartz in the dust samples can be attributed to the wind blow within a short distance. This differences can be related to the nature of the parent materials of sites from which soils were derived. The presence of calcite as the main mineral in samples is due to study area temperature and precipitation increase and decrease respectively, which cause lake dryness, while gypsum and halite are produced in result of chemical equilibrium process and distribute in salty soils. Gypsum also can be produced during the reaction of calcite and sulfates of sea salts. The dryness of the lake also results in rising the gypsum minerals from dried floor of lake. Also, the presence of halite is affected by Urmia Lake salts that remain after water evaporation in dried land as a main mineral in soil and dust samples of affected lands.Key Words: XRD analyze, Wind erosion, Mineralogy, Wind tunnel, Urmia Lake.

    Keywords: XRD analyze, Wind Erosion, Mineralogy, Wind tunnel, Urmia lake}
  • علیرضا نورافر، احمد پهلوانروی، محمد نهتانی، وحید راهداری*

    یکی از مهم ترین فرایندهای طبیعی در مناطق خشک و نیمه خشک، فرسایش بادی است. دشت سیستان با اقلیم فرا خشک، یکی از مناطق بادخیز کشور بوده که با توجه به خصوصیات خاک منطقه، پدیده فرسایش بادی از شدت زیادی برخوردار است. این پژوهش با هدف بررسی رابطه بین برخی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک با مقدار آستانه فرسایش بادی در پوشش های مختلف، در قسمتی از ناحیه مرکزی سیستان و در بازه زمانی اردیبهشت و مرداد 1397 انجام شد. به این منظور، با استفاده از نتایج مطالعات میدانی و طبقه بندی تصاویر ماهواره ای، نقشه پوشش اراضی منطقه در پنج طبقه تهیه شد. برای بررسی خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک، در 50 نقطه در عمق 10 سانتی متری از خاک نمونه برداری و در هر محل آستانه فرسایش بادی، با استفاده از دستگاه تونل باد قابل حمل، تعیین شد. همچنین رابطه میان خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک شامل بافت، رطوبت خاک، وزن مخصوص ظاهری، EC، SAR، ESP، Na+، k+، با میزان سرعت آستانه فرسایش بادی بررسی شد. بر اساس نتایج بدست آمده، بیشترین سرعت آستانه در اراضی با کاربری کشاورزی، برابر 8/2 متر بر ثانیه و کمترین آن، در اراضی تپه ماسه ای برابر 3/8 متر بر ثانیه بود. مقدار سرعت آستانه فرسایش بادی، در اراضی مختلف در مجاورت نواحی ماسه ای، کمتر از میانگین آن پوشش است. همچنین، در منطقه مطالعه در سطح 5 درصد از بین خصوصیات فیزیکی بیشترین اثر معنی دار را بافت خاک و از بین خصوصیات شیمیایی بیشترین تاثیر معنی دار را EC و SAR بر فرسایش-پذیری بادی خاک دارد.

    کلید واژگان: پوشش اراضی, تونل باد, طوفان گرد و غبار, تپه های ماسه ای, تثبیت خاک}
    A.R. Nourafar, A. Pahlavanravi, M. Nohtani, V. Rahdari*

    Wind erosion is one of the most important natural processes in arid and semi-arid regions. Sistan plain has a hyper-arid climate and is one of the windy regions of the country. Due to the soil characteristics of the Sistan plain, wind erosion is very intense in this region. In this study, the relationships between some soil's physical and chemical properties and wind erosion were investigated in different land cover in a part of the central region of Sistan in 2018. A map of land cover in five classes was prepared using the results of field studies and the classification of satellite images. Fifty soil samples at a depth of 10 cm were collected to investigate the physical and chemical soil properties and the wind erosion threshold was determined at each location using a portable wind tunnel device. Also, the relationship between physical and chemical soil properties including soil texture, soil moisture, specific apparent weight, EC, SAR, ESP, Na+, k+, with the speed of wind erosion threshold was investigated. According to the results, the highest and the lowest threshold speed were 8.2 and 3.8 m s-1 and occurred in agricultural lands and hilly lands, respectively. The results of this study indicated that the velocity of wind erosion threshold in different lands adjacent to sandy areas is less than the average of that cover. Also, the soil texture, EC, and SAR have the most significant effect on soil wind erodibility at P <0.05 in the study area.

    Keywords: Land cover, Wind tunnel, Dust storm, Sand dunes, Soil fixation}
  • ساغر چاخرلو*، علی اصغر جعفرزاده، عباس احمدی، بختیار فیضی زاده، فرزین شهبازی

    فرسایش بادی خاک زمانی رخ میدهد که سرعت باد از آستانه فرسایش خاک بیشترشده و سطح خاک با گیاهان یا باقیمانده آن ها، ناهمواری های سطح و یا موانع دیگر حفاظت نشده باشد. همچنین فرسایش پذیری بادی یکی از مهمترین پارامترهای تعیین کننده فرسایش بادی تحت شرایط آب و هوایی معین می باشد. هدف اصلی این تحقیق تهیه نقشه فرسایش پذیری بادی خاک از طریق ارتباط تجربی بین تصاویر ماهواره ای و ویژگی های فیزیکو شیمیایی در سواحل شرقی دریاچه ارومیه می باشد. برای این تحقیق نمونه برداری خاک در 153 نقطه سه لایه ارتفاعی (1271-1273، 1273-1275و 1275-1278متر ارتفاع از سطح دریا) انجام و از 4 روش نظارت شده مانند حداقل فاصله، حداکثر احتمال، شبکه عصبی مصنوعی(ANN (و ماشین بردار پشتیبان(SVM) درطبقه بندی و نقشه برداری از فرسایش پذیری استفاده شد. ویژگی های فیزیکوشیمیایی نمونه های خاک نیز اندازه گیری و 26 نمونه از آن ها بصورت تصادفی جهت بررسی فرسایش پذیری بادی در تونل باد انتخاب گردید. نتایج حاصله از آزمایش های تونل باد با ارتفاع 20 سانتیمتراز کف تونل، بیانگر فرسایش پذیری بادی میانگین grm-2.min-1/ms-1 92/2 است. نتایج رگرسیون گام به گام (V.25 SPSS) نیز نشان داد که از بین ویژگی های فیزیکو شیمیایی خاک ها، جزء فرسایش پذیر مهمترین ویژگی خاک است که در تخمین فرسایش پذیری مورد استفاده قرار می گیرد و با فرسایش پذیری بادی خاک همبستگی مثبت دارد. میانگین وزن قطر خاکدانه ها با فرسایش پذیری خاک همبستگی منفی معنی داری داشته و هیچ رابطه ای بین ویژگی های شیمیایی خاک و فرسایش پذیری یافت نشد. از 4 روش طبقه بندی نظارت شده، شبکه عصبی مصنوعی قابلیت بالاتری درطبقه بندی و نقشه برداری فرسایش پذیری داشته ودر نهایت نتایج نشان داد که دقت کلی طبقه بندی1/57 ٪ می باشد.

    کلید واژگان: تونل باد, ویژگی های فیزیک و شیمیایی, دریاچه ارومیه, نقشه برداری رقومی, فرسایش پذیری خاک}
    Saghar Chakherlou *, Ali Asghar Jafarzadeh, Abbas Ahmadi, Bakhtiar Feizizadeh, Farzin Shahbazi

    The wind erosion occurs when wind speed exceeds the soil erosion threshold and plants or their residues,surface roughness, or other obstacles do not protect the soil surface. Also wind erodibility is oneof the most important determining parameters of wind erosion under certain climatic conditions. The main objective of this research was mapping of soil erodibility through empirical relationship between satellite imagery and physicochemical properties and estimation of soil erosion using a comprehensive assessment model, on the east shore of the Urmia Lake. For this research work soil sampling carried out in 153 points of three elevation classes(1271-1273, 1273-1275 and 1275-1278meters)and4supervised classification methods such as, support vector machine(SVM), Maximum likehood classification (MLC), Minimum distance and Artificial neural network(ANN)were used in classifying and mapping of soil erodibility. Soil samples physicochemical properties measured and 26 samples of them randomly were selected for wind erodibility measurement in wind tunnel laboratory. Wind tunnel experiments at a distance of 20 cm from the tunnel floor, revealed wind erodibility of 2.92 grm-2.min-1/ms-1. Also stepwise regression (SPSSv.25) results showed that among the physicochemical properties of soils, erodible fraction were the most important soil properties, which used in estimating erodibility and have a positive correlation with soil erodibility. The mean weight of aggregate diameter had negative correlation with soil erodibility and no relationship was found between soil chemical properties and erodibility. Of the4supervised classification methods, the artificial neural network has a higher capability in classifying and mapping erodibility and finally the results showed that the overall classification accuracy is57.1%.

    Keywords: Wind tunnel, physicochemical properties, Urmia lake, Digital mapping, Soil Erodibility}
  • حیدر غفاری*
    تشکیل پوسته سطحی به ویژه از نوع فیزیکی ویژگی اصلی خاک اکثر کانون های گرد و غبار در استان خوزستان بوده که می تواند نقش اساسی در حفاظت خاک در برابر فرسایش بادی به عهده داشته باشد، اما در اکثر مطالعات فرسایش بادی توجهی به آن ها نشده است. این مطالعه با هدف بررسی اثر به هم خوردگی پوسته های فیزیکی سطح خاک ناشی از تردد دام بر میزان فرسایش پذیری خاک های پوسته ای و انتشار گرد و غبار انجام شد. برای این منظور سه نمونه خاک غالب منطقه با ویژگی پتانسیل تشکیل پوسته سطحی انتخاب و به آزمایشگاه منتقل شدند. خاک ها در سینی های تونل باد ریخته شدند و جهت ایجاد شرایط طبیعی و تشکیل پوسته فیزیکی در سطح آن ها تحت یک بارندگی شبیه سازی شده قرار گرفتند. پس از خشک شدن و تشکیل پوسته فیزیکی، سینی ها در معرض تردد چند دام سبک با تعداد دفعات 1 ، 2 و 5 بار قرار گرفتند. سپس سینی ها به آزمایشگاه تونل باد منتقل شدند و آستانه سرعت اصطکاکی (TFV)، مقدار فرسایش بادی و شار انتشار PM10 اندازه گیری شد. نتایج نشان داد که در هر سه نوع خاک مقدار فرسایش و انتشار گرد و غبار در تیمار شاهد (بدون تردد دام) صفر بود و با افزایش تعداد دفعات تردد دام از یک بار تا 5 بار آستانه سرعت اصطکاکی 25 تا 49 درصد کاهش، و مقدار فرسایش خاک و انتشار گرد و غبار به ترتیب بین 54 -317 درصد و 80 - 545 درصد افزایش یافت. پوسته فیزیکی خاک لوم شنی نسبت به خاک لوم رسی و لوم سیلتی حساسیت بیشتری در برابر تردد دام داشت. یافته های این تحقیق نشان می دهد که تشکیل پوسته فیزیکی در این نوع مناطق یک ویژگی مطلوب و با ارزش برای مهار فرسایش و گرد و غبار است که به عنوان یک تثبیت کننده طبیعی عمل می کند و حفظ آنها می تواند تاثیر بسیار زیادی در کنترل گرد و غبار داشته باشد.
    کلید واژگان: ترددد دام, تونل باد, انتشار pm10, آستانه سرعت اصطکاکی}
    Heidar Ghafari *
    Soil surface crusting, especially the physical type, is an important feature of dust source areas in Khuzestan province, which can have a significant impact on soil protection against wind erosion. But in most wind erosion studies, it has not been considered. The aim of this study was to investigate the effect of physical crust disturbance caused by livestock traffic on soil crusted erodibility and dust emission. For this purpose, three dominant soils with the characteristic of surface crust formation were selected from the areas and transferred to the laboratory. The soils were placed into wind tunnel trays and subjected to a simulated rainfall to form a physical crust on their surfaces. After the soils dried and the physical crust formed, the trays were exposed to different trampling by livestock's hoof including 1, 2 and 5 crossings. The trays were then transferred to a wind tunnel laboratory and threshold friction velocity (TFV), erosion rate and PM10 emission flux were measured. The results showed that erosion and dust diffusion in the control treatment (without livestock traffic) was zero in all three soil types and with increasing the number of livestock traffic from one to five times TFV decreased by 25 to 49%, and the amount soil erosion and dust emission increased between 54-317% and 80-545%, respectively. The physical crust of sandy soil was more sensitive to livestock traffic than clay loam and silt loam. The findings of this study show that the formation of physical crust in this area is a desirable and valuable feature for inhibiting erosion and dust, which acts as a natural stabilizer and protecting them can have a huge impact on dust control.
    Keywords: Livestock Traffic, Wind tunnel, PM10 Emission, Threshold friction velocity}
  • مرجان کوهی زاده، علی محمد آخوندعلی*، عزیز ارشم
    رخداد فرسایش بادی و به تبع آن انتشار گرد و غبار یکی از جدی ترین مخاطرات زیست محیطی کشور بوده که در دهه های اخیر، شدت و گسترش آن به روشنی رو به افزایش است. پژوهش حاضر با هدف ارزیابی میزان اثر رطوبت سطحی خاک بر سرعت آستانه ی فرسایش بادی در 3 کانون فوق بحرانی گرد و غبار، واقع شده در پهنه هایی از جنوب و جنوب شرقی استان خوزستان انجام شد. برای این منظور 11 نمونه ی خاک از گستره ی فوق برداشت شده و پس از آماده سازی در سطوح رطویتی هواخشک، 4، 7 و 9 درصد با استفاده از تونل باد و در قالب یک طرح کاملا تصادفی مورد آزمون قرار گرفت. نتایج مقایسه ی مقادیر میانگین سرعت آستانه فرسایش بادی با به کارگیری روش دانکن و در سطح احتمالاتی 5 درصد، اثر رطوبت را بر سرعت آستانه ی فرسایش برای تمام نمونه ها معنی دار ارزیابی کرد. از دیگرسو، ارتباط سنجی میان دو پارامتر رطوبت و سرعت آستانه فرسایش نشان دهنده ی همبستگی این دو پارامتر بود به گونه ای که در همه ی نمونه خاک های مورد آزمون، با افزایش سطوح رطوبتی، سرعت آستانه ی فرسایش بادی نیز افزایش داشت. یافته ها همچنین میزان افزایش سرعت در سطوح مختلف رطوبت را متفاوت ارزیابی کرده و نشان داد که افزایش رطوبت از هواخشک تا 4 درصد بیشترین تغییرات را در سرعت آستانه ایجاد نموده و می تواند در مهار پدیده فرسایش در این پهنه اثر قابل ملاحظه ای داشته باشد.
    کلید واژگان: رطوبت خاک, سرعت آستانه, تونل باد, خوزستان}
    Marjan Koohizadeh, Alimohammd Akhondali *, Aziz Arsham
    One of the most important environmental hazards that is rising drastically in IRAN in the last decade is wind erosion causing the spread of soil particles. The present study aims to evaluate the effect of soil surface moisture on the wind erosion threshold velocity in three supercritical centers of dust, located in the regions of south and southeast of Khuzestan province. For this purpose, 11 soil samples from the selected regions were collected. The soil samples were prepared in terms of moisture contents (air-dry, 4, 7, and 9%). Then they were tested in a wind tunnel based on a completely randomized design. The results of comparing the mean values of wind erosion threshold velocity using Duncan method at a probability level of 5% confirmed that the effect of moisture on the erosion threshold velocity is significant for all samples. In addition, the two parameters of moisture and erosion threshold velocity was strongly correlated in all soil samples, so that with increasing moisture levels, the wind erosion threshold velocity also increased. The findings also confirmed that the amount of increase in velocity is different depending on the levels of moisture, indicating that increasing the moisture content from air-dry to 4% level yielded the largest change in threshold velocity, which could have a substantial effect in controlling the erosion phenomenon in the study regions.
    Keywords: Soil moisture, Threshold velocity, Wind tunnel, . Khuzestan}
  • Abdolazim Ghomeishi, Mehdi Ghomeshi *, Mohammad Mahmoudian Shoushtari, Ahmad Landi, MohammadHossein Purmohammadi

    This research conducted various experiments using a wind tunnel on soil samples from the most critical parts of dust sources in southeastern of Ahvaz. The main goal of this study is to show the effect of moisture on the movement of soil particles in the dust centers. The laboratory work was carried out in two parts: a: Addition of water to completely disturbed soil surface (wetting in the bag) b: Addition of water to soil layers of samples wetting that was named pseudo undisturbed soil. The results showed that dust generation under natural conditions (dry soils) in a laboratory wind tunnel will be 53 times more than the pseudo undisturbed soils with moisture content of 2-4% in volume. Moreover, soils with moisture contents of 5-8 and 10-12% do not differ significantly from those with 2-4% moisture content in preventing dust generation. If soil surface is disturbed after it is provided with adequate moisture, not only will dust generation not decrease compared to the case when the soil surface was dry but it will also increase by 25 percent. The practical point of this study is that in the study area, increasing soil moisture between 2 to 4% can greatly reduce the formation of dust.

    Keywords: Erosion, Dust, Soil Moisture Content, Granulation, Wind tunnel, Soil stabilization}
  • Mahya Hassanzadeh Eskafi, Kazem Esmaili *, Saeedreza Khodashenas
    The drying of lakes and wetlands is a significant challenge to the hydrological cycle of resources, to human life, and to animal and plant species. The bed soils of lakes in arid and semi-arid regions become dry and wet due to various factors, such as global warming, which decrease and increase water levels in lakes. Therefore, field measurements and surveys are necessary in the localities of these natural ecosystems and can improve the management and protective measures against various hazardous processes including wind-driven soil erosion in these areas. The purpose of this research was to evaluate the soil erosion potential of Lake Bazangan, a natural lake located in the province of Khorasan Razavi, Iran. Experiments of soil properties were performed to study the rate of soil wind erosion. Wind tunnels were used to model the airflow. The results showed that the clay particle content significantly reduced soil wind erosion rates. Because of SAR's effect on the dispersion of clay particles, the erosion rate increased exponentially with soil solidification. Soil moisture had a significant effect on the cohesion of clay particles and, therefore, reduced the soil wind erosion rate. In this study, the surface erosion of the samples was examined using a calibrated Kinect® sensor, developed by Microsoft, due to easy access, cost-effectiveness, and high accuracy of its sensors. It was observed that sand particles could move easily, with a significant effect on the rate of soil loss.
    Keywords: Particle distribution, Wet, dry, Shear strength, Wind tunnel, Laser scanning}
  • بیژن راعی*، عباس احمدی، محمدرضا نیشابوری، محمدعلی قربانی، فرخ اسدزاده

    درسال های اخیر، بخش زیادی از عرصه آبی دریاچه ارومیه خشک و بستری از رسوبات ریزدانه شور در سطح زمین به وجود آمده که بسیار مستعد فرسایش بادی می باشند. این پژوهش به منظور بررسی فرسایش پذیری بادی و رابطه آن با ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک در بخشی از اراضی شرق دریاچه ارومیه انجام شد. در مجموع 96 نمونه خاک از منطقه ای با مساحت 414000 هکتار از عمق 5 سانتی متری خاک با استفاده از روش تصادفی نظارت شده جمع آوری گردید. فرسایش پذیری بادی نمونه ها با استفاده از تونل بادی تحت پنج سرعت باد مختلف (5/9، 11، 5/12، 1/14 و 15 متر برثانیه) تعیین و در نهایت رابطه آن با ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که فرسایش پذیری بادی در خاک های منطقه در محدوده 98/49-76/0 ((gr m-2 min-1)/(m s-1)) متغیر بوده و با میانگین 21/10 و ضریب تغییرات 5/94 درصد از دامنه ی تغییرات نسبتا بالایی در منطقه برخوردار است. فرسایش پذیری بادی با ویژگی های فیزیکی خاک ها از جمله میانگین اندازه قطر خاکدانه ها، فراوانی ذرات ثانویه 75/4-2، 2-7/1 و 25/0-1/0 میلی متر ارتباط معنی دار دارد (001/0>p). نتایج نشان داد که در مقایسه با تمامی ویژگی های خاک ها، فراوانی جزء فرسایش پذیر (خاکدانه های کوچکتر از 85/0 میلی متر) دارای مناسب ترین ارتباط با  (755/0 = R2، 001/0>p) با فرسایش پذیری خاک ها بوده و با افزایش این جزء، مقدار فرسایش پذیری به شکل نمایی افزایش می یابد. این شاخص با توجه به سادگی و سهولت تعیین آن، می تواند به عنوان بخشی از عامل خاک در مدل های رایج پیش بینی فرسایش بادی از قبیل WEQ و RWEQ در منطقه مورد استفاده قرار گرفته و باعث صرفه جویی در هزینه و زمان برای تخمین فرسایش پذیری خاک ها گردد.

    کلید واژگان: تونل باد, جزء فرسایش پذیر, روش تصادفی نظارت شده, فرسایش بادی}
    Bijan Raei *, Abbas Ahmadi, Mohammad Reza Neyshabouri, Mohammad Ali Ghorbani, Farrokh Asadzadeh

    In recent years, vast areas of Urmia Lake have dried up and that's why, saline sediments appeared on the surface of the earth, which are very susceptible to erosion. This study was conducted to investigation of wind erosion and its relationship with soil physicochemical properties in eastern land of Urmia Lake. In this research, 96 soil samples were collected from an area of 414000 hectares at a depth of 5 cm based on stratified random sampling method. To measure the wind erodibility, the samples were exposed to 5 different wind velocities (9.5, 11, 12.5, 14.1 and 15 m s-1 at the height of 20 cm) in wind tunnel and finally, its relationship with soil physicochemical properties was investigated. Based on results, soil wind erodibility varied within the range of 76.69-9.98, and with a mean of 10.21 and a coefficient of variation of 94.5% have a relatively high variation in studied area. Wind erosion is significantly affected by soil physical properties, including mean weight diameter, the percent of the size classes 2-4.75, 1.7-2 and 0.1-0.25 mm of soil secondary particles (P<0.001). Based on the results, the erodible fraction (secondary particles smaller than 0.85 mm) had the most appropriate relationship with soil wind erodibility (R2= 0.75, P<0.001) and by increasing it, the soil wind erodibility increased exponentially. Considering the less costly and time-consuming in measuring erodible fraction and also less costly and time-consuming compared with measurement of soil wind erodibility in the field and wind tunnel, this index can be used as a part of soil factor in wind erosion prediction models such as WEQ and RWEQ in the studied area.

    Keywords: Erodible Fraction, Stratified random sampling method, Wind erosion, Wind tunnel}
  • فاطمه نورعلی وند، احمد فرخیان فیروزی*
    فرسایش بادی یکی از مهم ترین مسایل زیست محیطی جهان محسوب می شود. این پدیده می تواند اثرات مخربی بر کیفیت آب، هوا و سلامت انسان داشته باشد.در سال های اخیر استفاده از خاک پوش در کنترل فرسایش بادی و تثبیت خاک مورد توجه قرار گرفته است. هدف از انجام این پژوهش استفاده از نانورس مونت موریلونایت، پلیمر پلی وینیل استات و زغال زیستی کاه گندم به منظور دستیابی به یک خاک پوش طبیعی برای کنترل فرسایش بادی در خاک های شنی و شنی لومی بصورت آزمایشگاهی با آزمایش های تونل باد بود. به این منظور آزمایش فاکتوریل به صورت طرح کاملا تصادفی در سه تکرار اجرا شد. فاکتورها شامل (1) نوع خاکپوش (نانورس مونت موریلونایت، پلیمر پلی وینیل استات و زغال زیستی کاه گندم)، (2) غلظت خاکپوش (نانو رس: 0، 16 و 32 ، پلیمر پلی وینیل استات: 0، 8 و 16 و زغال زیستی: 0، 65 و 200 گرم بر متر مربع) و (3) زمان (21، 42 و 63 روز) بودند. دو نمونه خاک (شنی و شنی لومی) از کانون گرد و غبار جنوب شرق اهواز (کانون شماره 4) نمونه برداری شد. سینی های آزمایش (با ابعاد 50، 300 و 500 میلی متر) تا لبه با خاک پر شدند. سپس، سوسپانسیون نانو رس و پلی وینیل استات به صورت یکنواخت روی خاک اسپری شد.  بیوچار نیز به صورت یکنواخت با خاک ها مخلوط شد. پس از گذشت مدت زمان مورد نظر سینی ها در تونل با سرعت باد 20 متر بر ثانیه به مدت 5 دقیقه قرار داده شدند و سپس برخی ویژگی های فیزیکی و مکانیکی خاک (پایداری خاک دانه ها، مقاومت نفوذی و مقاومت برشی) و تغییرات آن ها نسبت به زمان اندازه گیری شد. مقدار هدررفت خاک در زمان اول در خاک شنی در تیمار نانورس، پلیمر و زغال زیستی نسبت به شاهد به ترتیب 98، 97 و 43 درصد و در خاک شنی لومی 97، 95 و 58 درصد کاهش یافت. بیشترین میانگین وزنی قطر خاک دانه، مقاومت نفوذی و برشی خاک در تیمار نانورس به دست آمد. به طور کلی نتایج نشان داد که کاربرد خاک پوش های نانورس، پلیمر و زغال زیستی به ترتیب سبب کاهش معنی دار فرسایش بادی در زمان های مختلف در مقایسه با خاک شاهد شد.
    کلید واژگان: پایداری خاکدانه, تونل باد, مقاومت برشی, خاکپوش}
    Fatemeh Nooralivand, Ahmad Farrokhian Firouzi *
    Wind erosion is one of the most important environmental issues in the world. This phenomenon could have hazardous effect on weather, water quality and human health. In recent years, the use of mulch has been considered for controlling wind erosion and soil stabilization. The aim of this study was to use Montmorillonite Nano clay, Polyvinyl Acetate polymer and wheat straw biochar as a natural mulch for controlling wind erosion and soil stabilization. A factorial experiment was conducted in a completely randomized design with three replications. The factors included (1) mulch (three types), (2) mulch concentration (Nanoclay: 0, 16 and 32, Polyvinyl Acetate polymer: 0, 8, and 16 and biochar: 0, 65 and 200 g/m2) and (3) time duration (21, 42 and 63 days). Two soil samples (sandy and loamy sand) were collected from the dust source of southeast of Ahvaz (center Number.4). Trays with a 500×300×50 mm were filled by the soils. Then, the emulsion of Nanoclay, and Polyvinyl Acetate were sprayed uniformly on the soil surface. The biochar also was uniformly mixed with the soils. The trays were placed on wind tunnel channel and wind erosion test was performed at a speed of 20 m/s for 5 minutes. Then, aggregate stability (MWD), penetration resistance (PR), shear strength (SS) and their changes were measured at all duration times. The amount of soil loss at first duration time in nanoclay, polymer and biochar treatments were decreased in sandy soil 98%, 97% and 43.65%, and in loamy sand soil 97%, 95% and 58%, respectively as compared to the control treatment. Maximum MWD, PR and SS was obtained in the nanoclay treatment. In general, the results showed that the use of nanoclay, polymer and biochar materials significantly reduced wind erosion at different duration times, compared to the control treatment.
    Keywords: aggregate stability, Mulch, shear strength, Wind tunnel}
  • بیژن راعی*، عباس احمدی، محمدرضا نیشابوری، محمدعلی قربانی، فرخ اسدزاده

    پیش بینی فرسایش پذیری بادی از طریق ویژگی های خاک به عنوان گامی اساسی در مدل سازی فرسایش بادی محسوب می شود. این پژوهش با هدف مقایسه کارایی چهار روش مختلف شامل رگرسیون خطی چندمتغیره، شبکه عصبی مصنوعی، شبکه عصبی مصنوعی هیبریدشده با الگوریتم ژنتیک و شبکه عصبی هیبریدشده با الگوریتم بهینه سازی وال در مدل سازی فرسایش پذیری بادی در بخشی از اراضی پیرامون شرقی دریاچه ارومیه انجام شد. برای این منظور، 96 نمونه خاک به روش تصادفی نظارت شده جمع آوری و 32 ویژگی مختلف فیزیکی و شیمیایی آن ها در آزمایشگاه تعیین شدند. همچنین فرسایش پذیری بادی نمونه ها نیز با استفاده از تونل باد تعیین گردید. از میان ویژگی های خاک، چهار ویژگی شامل فراوانی ذرات ثانویه 1/0 تا 25/0 میلی متری، فراوانی ذرات ثانویه  7/1 تا 2 میلی متری، فراوانی ذرات شن ریز و محتوای کربن آلی از طریق رگرسیون گام به گام به عنوان ورودی مدل های پیش بینی فرسایش پذیری، انتخاب شدند. نتایج نشان داد که مدل شبکه عصبی هیبریدشده با الگوریتم بهینه سازی وال با توجه به کمترین مقادیر میانگین خطا (11/0-) و جذر میانگین مربعات خطا (9/2) و بیشترین مقادیر ضریب تبیین (87/0) و ضریب کارایی نش-ساتکلیف (87/0) از کارایی مطلوب تری در پیش بینی فرسایش پذیری بادی خاک های منطقه برخوردار است و پس از آن روش های شبکه عصبی مصنوعی هیبرید شده با الگوریتم ژنتیک، شبکه عصبی مصنوعی و رگرسیون خطی چندمتغیره به ترتیب در رتبه های بعدی قرار داشتند. در مجموع با توجه به کارایی قابل قبول مدل شبکه عصبی هیبریدشده با الگوریتم بهینه سازی وال در پیش بینی فرسایش پذیری بادی، استفاده از این روش برای تعیین سریع و دقیق فرسایش پذیری خاک های منطقه توصیه می شود.

    کلید واژگان: شبکه عصبی مصنوعی, الگوریتم ژنتیک, الگوریتم بهینه سازی وال, فرسایش بادی, تونل باد}
    Bijan Raei *, Abbas Ahmadi, MohammadReza Neyshaburi, MohammadAli Ghorbani, Farokh Asadzadeh

    Prediction of soil wind erodibility through soil characteristics is an important aspect for modeling soil wind erosion. This study was conducted to compare the efficiency of multiple linear regression (MLR), artificial neural network (MLP), artificial neural network based on genetic algorithm (MLP-GA) and artificial neural network based on whale optimization algorithm (MLP-WOA) for prediction of soil wind erodibility in part of eastern land of Urmia Lake. In this research, 96 soil samples were collected based on a stratified random sampling method and their physicochemical properties were measured. Additionally, the wind erodibility of soil samples was measured using a wind tunnel. Among the 32 measured soil properties, four properties including the percentages of fine sand, size classes of 1.7-2.0, and 0.1-0.25 mm (secondary particles) and organic carbon were selected as the model inputs by stepwise regression. Result showed that the MLP-WOA was the most effective method for predicting soil wind erodibility in the study area regarding to the lowest RMSE (2.9) and ME (-0.11), and the highest R2 (0.87) and NSE (0.87) values; followed by MLP-GA, MLP, and MLR. Considering the high efficiency of MLP-WOA, This method can be used as a promising method for determination of soil wind erodibility in the study area.

    Keywords: Artificial Neural Network, Genetic Algorithm, Whale Optimization Algorithm, Wind Erosion, Wind Tunnel}
  • حدیت لهراسبی، عطالله خادم الرسول*، احمد فرخیان فیروزی

    فرسایش بادی یکی از مهترین معضلات زیست محیطی در مناطق خشک و نیمه خشک است که سبب هدررفت خاک و تولید گرد و غبار می گردد. در این پژوهش تاثیرات زغال زیستی باگاس نیشکر، کنوکارپوس و تیمار آلی-معدنی زئوپلانت در سه سطح (0، 2 و 4 درصد وزنی)، دو سطح رطوبتی (25 و 50 درصد ظرفیت زراعی) و در 3 تکرار به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی بر روی ویژگی های فیزیکی و مکانیکی خاک به عنوان شاخص هایی از فرسایش پذیری، بررسی شد. نمونه خاک از محدوده تالاب هورالعظیم به عنوان یکی از کانون های گردوغبار جمع آوری و پس از اعمال تیمارها، به مدت 90 روز در سینی هایی به ابعاد (10 × 30 × 70 سانتی متر) انکوباسیون گردید. پس از اتمام انکوباسیون سینی ها درون تونل باد قرار داده شد و تحت تاثیر وزش باد با سرعت 15 متر بر ثانیه در ارتفاع 2 متری از سطح خاک قرار گرفتند. مهمترین پارامترهای فیزیکی و مکانیکی اندازه گیری شده شامل پایداری خاکدانه، مقاومت فروروی، مقاومت کششی، شاخص تردی خاکدانه، مقاومت برشی، شاخص سله، شاخص بافت خاک و درصد ماده آلی بودند. نتایج نشان داد که هر سه تیمار در دو سطح رطوبتی، به طور معنی داری سبب افزایش تخلخل، مقاومت کششی و کاهش شاخص سله در مقایسه با نمونه بدون تیمار شدند (P<0.01). همچنین زغال زیستی باگاس نیشکر و زئوپلانت (سطح 2 درصد) به طور معنی داری مقاومت برشی را افزایش، در حالی که زغال زیستی کنوکارپوس اثر معنی داری بر مقاومت برشی نداشت. در مجموع تیمارهای مورد استفاده با ایجاد لایه محافظ (Armoring effect) در سطح خاک و نیز افزایش پایداری خاکدانه ها، منجر به کاهش فرسایش شدند.

    کلید واژگان: تونل باد, خاکپوش, زغال زیستی, زئوپلانت, کانون بحرانی}
    H. Lohrasbi, A. Farrokhian Firuzi
    Introduction

    Wind erosion is one of the most important environmental challenges in arid and semiarid regions which cause soil loss and dust storm. In recent decades, the potential of soil erosion has been recognized as serious threat against soil sustainability. In addition, accelerated soil erosion has led to harmful environmental effects. Therefore, focus on soil erosion outcomes is necessary in order to mitigate its environmental impacts. Understanding interactions between land use management and topographical properties of landscape are important in order to effectively control soil erosion through implementing best management practices (BMPs). Application of mulch is one of the most prevailing scenarios to prevent the erosive soil against wind as an erosive factor in the hotspots. In this regard the type of much is really important because the environmental aspects and the mulch consistency are important factors for production and selection of mulch between several options. Nowadays, sustainable management is one of the most important scopes in order to achieve the aims of human healthy. In this regards the Bagasse of sugarcane and Conocarpus were selected as feedstocks to produce biochars. Biochar is the by-product of anaerobic process which called pyrolysis. The biogases, energy and so on are other outputs of pyrolysis. Another treatment which evaluated in this study was Zeoplant. Zeoplant is a super absorptive material which is able to hold the water in the soil therefore is capable to enhance the water holding capacity of the soil.      

    Materials and Methods

    In this study the effects of biochar of Bagasse from sugarcane, biochar of Conocarpus and Zeoplant in three levels (0, 2 and 4 percentage) and two moisture levels (25 and 50 percentage of FC) and 3 replications in randomized completely design with factorial on physical and mechanical properties of soil as indices of soil erodibility was studied. Soil sampling accomplished from Horalazim marshes and after application of treatment, incubated in tray with the size of 70×30×10 cm for 90 days. After incubations the trays located in wind tunnel in order to simulate wind erosion process under a wind with 15 m/sec speed and 2 m from soil surface. The main measured soil physical and mechanical parameters include mean weight diameter (MWD), penetration resistance (PR), tensile strength (TS), friability index (FI), shear strength, crusting index (CI), soil textural index and organic matter. The statistical analysis was performed using SAS 9.2 software and the mean comparison was accomplished with Duncan test (5 %). In order to draw the graphs Origin 2017 software was used.  

    Results and Discussion

    The soil texture was silty loam (SiL) including 62% silt, 26% clay and 12% sand, therefore the soil was sensitive to wind erosion. Soil organic matter before application of biochars and Zeoplant was around 1.93% and after application increased to 3.78%. Application of these treatments and the period of incubation, enhanced the soil porosity. Generally increasing soil organic matter and soil porosity and decreasing of bulk density are the main factors to increase the soil aggregation. Our results showed that all three treatments in two moisture levels significantly increased soil porosity, tensile strength and field capacity and decrease soil crusting index (P<0.01). Biochar of bagasse and Zeoplant (2%) also significantly increased shear strength whereas biochar of Conocarpus has no significant effect on shear strength. Overall the applied treatments with armoring effect (AE) and increase the soil aggregate stability, diminished the wind erosion.

    Conclusion

    Our study illustrated that application of biochar is able to improve soil physical and mechanical properties. The main aspect of this positive effect is the specific characteristics and the structure of biochar which showed with SEM (Scanning electronic microscope) images. Moreover, Zeoplant is organic-inorganic treatment and including high potential to absorb the water in the soil. Indeed, the mulching is an effective management strategy to maintain and preserve the soil against wind (as erosive agent) however afterwards a vegetation cover must be grow on the surface. Therefore some treatments such as Zeoplant are essential to hold the water in the soils of arid and semiarid regions because in those areas the water scarcity is one of the main challenges. Based on our results and evaluation of these treatments we found two main processes which are effective to mitigate wind erosion. The first is aggregation process because of organic carbon and organic matter in the soil and the binding between organic and inorganic components. The second one is an armoring effect which is originating from amendments especially biochar lumps on the surface. Finally our results confirmed the application of evaluated treatments to preserve the erosive soil against wind.

    Keywords: Biochar, Hotspot, Mulch, Wind tunnel, Zeoplant}
  • مریم عبدالله زاده *، احمد فاخری فرد، یعقوب دین پژوه، محرم جعفری

    در این مطالعه جهت ارایه مدل انتشار زمانی و مکانی نمک از تونل باد استفاده گردید. مدل رگرسیونی به دست آمده از داده های آزمایش تونل باد روی نمک دریاچه ارومیه با معادله تجربی چپیل مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. در این آزمایش از چهار متغیر که عبارتند از سرعت باد، فاصله از منبع نمکی، مدت زمان وزش باد و شوری که در آن شوری (متغیر وابسته به سه متغیر)، استفاده شد. مقادیر ضریب تبیین، متوسط میانگین مربعات خطا و متوسط خطای نسبی بین داده های شوری مشاهداتی و محاسباتی به ترتیب 0/96 ، 79/12و 0/1065 به دست آمد. با توجه به معیارهای ارزیابی فوق می توان نتیجه گرفت که دقت مدل رگرسیونی ارایه شده جهت ارزیابی انتقال گرد نمک در زمان ها و فواصل مختلف و به ازای سرعت های مختلف باد بسیارخوب است. داده های شوری حاصل از آزمایش با تبدیل آن ها به جرم نمک انتقالی با استفاده از آزمایش توزین، که در متن مقاله توضیح داده شده است، در معادله چپیل جای گذاری شدند و مقادیر ضریب تبیین، متوسط میانگین مربعات خطا و متوسط خطای نسبی بین داده های جرم نمک مشاهداتی و محاسباتی به ترتیب 0/70 ، 0/04 و 63/4359به دست آمدند. با توجه به معیارهای ارزیابی به دست آمده می توان با قبول مقداری خطا، معادله ارایه شده از طریق داده های آزمایشگاهی را که با معادله چپیل ارزیابی گردید در مقیاس بزرگ تر مورد استفاده قرار داد.

    کلید واژگان: توزین, تونل باد, جرم نمک, دریاچه ارومیه, شوری}
    M. Abdolahzadeh*, A. Fakheri, Fard, Y. Dinpashoh, M. Jafari

    In this study, a wind tunnel was used to provide a spatial and temporal model of salt emission. Obtainedregression model from wind tunnel test data on the salt of Urmia Lake evaluated with the empirical Chepil equation. In this experiment, four variables were used: wind speed, distance from the salt source, duration of wind blowing and Salinity (EC), where the variation of EC is dependent on the other three variables. The values of coefficient of determination, root mean square error and relative error between the observational and computational data of regression model are 0.96, 79.12 μs/m and 0.1065 respectively. According to the evaluation criteria, it can be concluded that the accuracy of the proposed regression model is very good for evaluating the salt transfer at different times and distances and various wind speeds. The obtained salinity data from the experiment were turned to salt mass using weighing test, which is explained in the text of the paper, and were placed in the Chepil equation. The values of coefficient of determination, root mean square error and relative error between the observational and computational data are 0.70, 0.04 kg and 63.4359 respectively. According to the obtained evaluation criteria, we can use the suggested equation by experimental data, which was evaluated by Chepil equation on a larger scale by accepting some errors.

    Keywords: Salinity, Salt mass, Urmia Lake, Weighing, Wind Tunnel}
  • مریم عبدالله زاده*، احمد فاخری فرد، یعقوب دین پژوه، محرم جعفری
    در این مطالعه، مدل زمانی و مکانی انتقال نمک، با استفاده از آزمایش تونل باد، مورد بررسی واقع شد. در این مدل، از چهار عامل مهم شامل زمان، فاصله از منبع نمکی، شوری (EC) و سرعت باد استفاده شد که در آن شوری به عنوان متغیر وابسته و بقیه متغیرها به عنوان متغیرهای مستقل در نظر گرفته شدند. با استفاده از مدل آزمایشگاهی مذکور، مقدار شوری اندازه گیری شده و با مقدار نظیر محاسبه شده از مدل رگرسیونی مقایسه گردید. معیارهای ارزیابی شامل آماره های ضریب تعیین (R2)، جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) و متوسط قدر مطلق خطاها (MAE) بود که در این مطالعه به ترتیب، معادل R2=0.96 ، RMSE= 79.12 μs/m و MAE= 46.15 μs/m بدست آمدند. با توجه به معیارهای ارزیابی فوق می توان نتیجه گرفت که دقت مدل رگرسیونی ارائه شده جهت ارزیابی انتقال گرد نمک در زمان ها و فواصل مختلف و بازای سرعت های مختلف باد بسیار خوب است.
    کلید واژگان: انتقال نمک, تونل باد, سرعت باد, شوری, مدل رگرسیونی}
    M. Abdoilahzadeh *, A. Fakheri-Fard, Y. Dinpazhoh, M. Jafari
    In this study, temporal and spatial model of salt transfer was investigated using a wind tunnel testing. In this model, four variables namely time, distance from the salty source, salinity and wind speed were used in which salinity was considered as a dependent variable and the others remained variables were considered as the independent variables. By use of this model, the amounts of measured and calculated EC were compared with the regression model output. The evaluation criteria used here were coefficient of determination (R2), root mean square error (RMSE) and mean absolute error (MAE). The values of these criteria were obtained as R2=0.96, RMSE= 79.14 µs/m and MAE= 46.15 µs/m. According to the mentioned criteria, it could be concluded that the precision of the proposed regression model in evaluating the salt dust transfer in different spaces and times as well as in different wind velocities was very good.
    Keywords: Regression Model, Salinity, Transmission of salt, Wind speed, Wind tunnel}
  • فاطمه ارزاقی، احمد فرخیان فیروزی، نعیمه عنایتی ضمیر، بیژن خلیل مقدم
    فرسایش بادی از عوامل اصلی تخریب محیط زیست، فقر خاک، آلودگی هوا و پراکندن گرد و غبار می باشد. فرسایش بادی باعث خسارات زیادی به محصولات کشاورزی، ساختمان ها، تاسیسات و وسایل نقلیه می شود. در این تحقیق پلی آکریل آمید به عنوان یک ترمیم کننده خاک در دو سطح 5/0 و 1 درصد به ماسه بادی منطقه دشتآزادگان افزوده شد. برخی ویژگی های فیزیکی خاک و مقاومت در برابر فروروی خاک در 3 فاصله زمانی 15، 30 و 45 روز پس از تیمار مورد بررسی قرار گرفت. اثر این پلیمر در کنترل میزان فرسایش بادی به صورت آزمایشگاهی و با تونل باد مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد بین خاک های تیمار شده با سطوح مختلف پلیمر، تفاوت معنی داری از نظر چگالی ظاهری وجود ندارد اما کاربرد پلیمر نسبت به تیمار شاهد باعث کاهش چگالی ظاهری نمونه ها شد. کاربرد پلیمر مقاومت فروروی را به صورت معنی داری افزایش داد. همچنین بین دو سطح پلیمر تفاوت معنی داری وجود داشت. با گذشت زمان مقدار مقاومت فروروی خاک ابتدا افزایش و سپس کاهش یافت. مقاومت فروروی در روز 45 ام به کمتر از مقاومت فروروی خاک در روز 15 ام رسید. نتایج حاصل از آزمایشات فرسایش در تونل باد در شرایط باد با سرعت 12 متر بر ثانیه، نشان داد که افزودن ماده پلیمری پس از 30 روز در سطح 1 درصد میزان فرسایش بادی را در نمونه های ماسه بادی به صفر درصد کاهش داد.
    کلید واژگان: تونل باد, رطوبت خاک, زمان, مقاومت فروروی}
    F. Arzaghi, A. Farrokhian Firouzi, N. Enayatizamir, B. Khalilimoghaddam
    Introduction
    Wind erosion is the most important agent of environmental degradation, poverty of soil, air pollution and the dust spread. Wind erosion is causing a lot of damage to crops, buildings, facilities and vehicles. The first step of the wind erosion control is the stabilization of soil particles. Soil stabilizing methods to control wind erosion can be classified into mechanical, biological and chemical stabilization. Mechanical soil stabilization type is relatively time-consuming and costly. Biological stabilization is a traditional way that exhibits a long-term validity but sandy soil cannot provide essential water and nutrition elements needed by plant. Recently, chemical stabilization such as high-molecular-weight anionic polyacrylamide (PAM) has attracted the attention of researchers because of its advantages in easy and quick construction, and the improvement of the growing conditions for plant. However PAM has been mainly used to control water erosion and there is still little available information regarding the effectiveness of PAM on preventing soil loss by wind erosion. The main objective of this study was to investigate the feasibility of using PAM in wind erosion controlling. Also, effects of PAM on some soil physical and chemical properties and their temporal variability were evaluated.
    Materials And Methods
    In this study polyacrylamide polymer was used as a restoration of soil and soil structure stabilizer on sandy soil of Azadegan Plain (Khuzestan province, Iran). Consequently, an experiment was conducted as factorial based on completely randomized design with three replicates. The experimental treatments were consist polyacrylamide polymer (PAM) at three levels (0, 0.5, and 1 %), soil moisture at two levels (80% FC and dry) and time duration at three levels (15, 30 and 45 days). The emulsion of PAM was sprayed homogeneously on the soil surface. After passing each time treatment, penetration resistance and some physical and chemical properties of soil was measured. Finally after doing all measurements, the treatment with maximum penetration resistance were selected and the sample was prepared for wind tunnel testing. The wind erosion experiments were conducted in a wind tunnel. Soil samples were located in removable trays. The width and length of the trays was 30 and 100 cm, respectively. The wind erosion experiments were performed under wind velocity of 12 m s−1 according to the actual situation of study area.
    Results And Discussion
    The results indicated that in comparison to control, soil acidity decreased at both levels of the polymer with increasing time. The decreasing of soil acidity in wet treatments was more than dry treatment. The lowest amount of pH was obtained in the 30-day wet treatment at 1% polymer level. The results show from the 30th day onwards, soil pH increased, which is probably due to the polymer degradation. With passing time, soil electrical conductivity (EC) at both levels of the polymer (0.5 and 1%) increased and decreased respectively after 30 days. These observations are probably because after 30 days the properties of polymer-hydrophilic units gradually decrease and water adsorption was reduced or that soil soluble salts were adsorbed by polymer particles. The results also showed with passing time, Mean Weight-Diameter of Soil Aggregates (MWD) increased and then after 30 days declined. The largest MWD was observed in 30 days treatment at 1% polymer level. After thirty days, its effect has probably diminished due to polymer degradation. Furthermore, the results showed no significant difference of bulk density among treated soil with different level of polymer, but application of polymer caused to decrease bulk density comparison to control. Polymer application increased soil penetration resistance significantly. Using 1% of polymer increased it to 6 kg/m2. The results also indicated that the soil resistance at first increased with time and then decreased significantly. The amount of soil penetration resistance at 45-day was less than 15-day. The results of wind tunnel with a maximum 12 m/s wind velocity showed that application of the polymer reduced the erosion of sands samples to zero.
    Conclusion
    The research results indicated that PAM application increased soil penetration resistance and MWD. The polymer could improve the structure of soil aggregates and increase the amount of dry-stable aggregates and therefore decrease soil bulk density. Spraying PAM solution on the surface of soil significantly decreased the wind erosion amounts. Therefore, this inexpensive and easily usable polymer can be considered as a soil stabilizer to control wind erosion in arid and semiarid areas.
    Keywords: Penetration resistance, Soil moisture, Time, Wind tunnel}
  • مجید محمودآبادی*، هدی رجب پور
    سابقه و هدف
    فرسایش بادی یکی از جنبه های تخریب اراضی در مناطق خشک و نیمه خشک جهان محسوب می شود. رطوبت خاک از طریق کنترل سرعت آستانه و نیز فرسایش پذیری خاک، بر شدت فرسایش تاثیرگذار است. پژوهش حاضر با هدف بررسی نقش مقادیر مختلف رطوبت اولیه و سرعت باد بر شدت فرسایش بادی و نیز سرعت آستانه فرسایش بادی در دو خاک با کلاس بافت متفاوت با استفاده از تونل باد در شرایط کنترل شده آزمایشگاهی انجام شد.
    مواد و روش ها
    این پژوهش طی دو آزمایش جداگانه بر روی دو خاک با کلاس بافت متفاوت هر یک به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی انجام شد. در هر خاک دو فاکتور شامل سرعت باد و رطوبت اولیه هر یک در سه سطح و سه تکرار اعمال شد. به این منظور، دو خاک با کلاس های بافت لوم شنی و شنی انتخاب و در هر یک سطوح مختلف رطوبت اولیه ایجاد و سپس در معرض سرعت های مختلف باد قرار گرفت. با توجه به تفاوت در کلاس بافت و آستانه وقوع فرسایش در دو خاک، در خاک لوم شنی سه سطح رطوبت اولیه شامل 5/1، 5/6 و 5/11 درصد و در خاک شنی سه سطح رطوبت 1، 5/2 و 5/4 درصد (جرمی) اعمال شد. بعد از آماده سازی نمونه ها و انتقال به تونل باد، سرعتهای 5، 5/7 و 10 متر بر ثانیه در ارتفاع 10 سانتیمتری ایجاد و در نهایت تولید رسوب ناشی از فرسایش بادی اندازه گیری شد. علاوه بر این، سرعت آستانه فرسایش بادی به روش مشاهده ای تعیین گردید. همچنین، مقدار آستانه رطوبت اولیه برای هر خاک بر مبنای حداقل رطوبتی که در آن کاهش معنی دار شدت فرسایش مشاهده شد، تعیین گردید.
    یافته ها
    یافته های این پژوهش نشان داد که در هر دو خاک با افزایش سرعت باد و رطوبت اولیه، شدت فرسایش بادی به ترتیب افزایش و کاهش می یابد. شدت فرسایش در دو خاک لوم شنی و شنی بسته به میزان رطوبت اولیه و سرعت باد، به ترتیب بین 015/0 تا 768/0 و 086/0 تا 088/14 گرم بر متر مربع در دقیقه متغیر بود که دلیل این تفاوت در شدت فرسایش، به تفاوت در توزیع اندازه ذرات اولیه و ثانویه مرتبط دانسته شد. با افزایش رطوبت اولیه، سرعت آستانه فرسایش بادی در هر دو خاک، بصورت تابع توانی افزایش یافت. مقدار آستانه رطوبت اولیه در دو خاک لوم شنی و شنی به ترتیب برابر با 5/6 و 5/4 درصد جرمی تعیین شد. با افزایش رطوبت اولیه در خاک لوم شنی از 5/1 به 5/6 درصد، شدت فرسایش در سرعت های 5، 5/7 و 10 متر بر ثانیه، به ترتیب 6/64، 7/80 و 9/62 درصد و با افزایش رطوبت از 5/1 به 5/11 درصد، شدت فرسایش به ترتیب 3/82، 8/90 و 5/77 درصد کاهش یافت. افزایش رطوبت اولیه از 1 به 5/2 درصد در خاک شنی، شدت فرسایش بادی در سرعتهای یادشده را به ترتیب 7/27، 8/32 و 3/71 درصد کاهش داد در حالی که افزایش رطوبت از 1 به 5/4 درصد، کاهش شدت فرسایش به ترتیب به میزان 2/92، 6/86 و 9/93 درصد را در این خاک در پی داشت.
    نتیجه گیری
    یافته های این پژوهش اهمیت حفظ و یا افزایش سطح رطوبت خاک را در مهار فرسایش بادی نشان داد به طوری که با افزایش رطوبت اولیه می توان شدت فرسایش بادی تا حدود 90 درصد کاهش داد. همچنین مشخص گردید که مقدار آستانه رطوبت اولیه در خاک های مختلف، متفاوت است. این آستانه رطوبت در خاک شنی با مقدار 5/4 درصد کمتر از خاک لوم شنی (5/6 درصد) بود. در صورت کاهش سرعت باد به سمت مقادیر کمتر از سرعت آستانه در کنار راهکارهای مدیریت خاک برای حفظ و افزایش رطوبت، می توان فرسایش بادی را بطور قابل توجهی مهار نمود.
    کلید واژگان: تونل باد, رطوبت خاک, سرعت باد, مناطق خشک}
    Majid Mahmuodabadi *
    Background And Objectives
    Wind erosion is known as one of land degradation aspects in arid and semiarid regions. Soil moisture affects the erosion rate through controlling threshold velocity and soil erodibility. This study was done to investigate the effect of initial soil moisture content on wind erosion rate and threshold velocity as well in two soils with different texture classes using a wind tunnel facility under controlled conditions.
    Materials And Methods
    The experiment was conducted in two separate tests on two soils with different texture classes, each as factorial based on completely randomized design. Two factors including wind speed and initial moisture each at three replications were applied for each soil. For this purpose, two soils with different texture classes of sandy loam and sandy were chosen, afterwards various levels of initial moisture were produced for each soil and then were exposed to several wind speeds. Regarding to the different texture and erosion threshold of the soils, three levels of initial moisture contents of 1.5, 6.5 and 11.5% for sandy loam and 1, 2.5 and 4.5% for sandy soil were produced. After preparing the soil samples and placing in the wind tunnel, wind velocities of 5, 7.5 and 10 m s–1 at 10 cm height were generated and finally, sediment yield due to wind erosion was measured. In addition, the threshold wind velocity was determined through the observation method. Furthermore, the critical moisture content for each soil was determined based on the minimum moisture amount in which a significant reduction in erosion rate was observed.
    Results
    Results of this study showed that with increasing wind speed and initial moisture content, wind erosion rates increased and decreased, respectively. The measured erosion rates for sandy loam and sandy soils ranged from 0.015 to 0.768 and 0.086 to 14.088 g m–2 min–1, this difference was attributed to the soils primary and secondary particle size distribution. With increasing the soils moisture content, the threshold wind velocity increased as a power function. The critical moisture contents of 6.5% and 4.5% were determined for sandy loam and sandy soils, respectively. With increasing moisture content in sandy loam soil from 1.5 to 6.5%, at wind velocities of 5, 7.5 and 10 m s–1, the erosion rate decreased by 64.6, 80.7 and 62.9%, while with increasing moisture content from 1.5 to 11.5%, it was reduced by 82.3, 90.8 and 77.5%, respectively. These reduction values for sandy soil for the increase in moisture from 1 to 1.5% were 27.7, 32.8 and 71.3% and for the increase in moisture content from 1 to 4.5% were 92.2, 86.6 and 93.9%, respectively.
    Conclusion
    The findings of this research revealed the importance of maintaining and or increasing in soil moisture to combat wind erosion, so that due to soil moisture increase, wind erosion rate can be restricted by 90%. It was concluded that the critical value of moisture content differs in various soils. This critical value for sandy soil (4.5%) was lower than that in sandy loam soil (6.5%). By reducing wind speed toward values less than the threshold velocity, in addition to soil management strategies to maintain and improve soil moisture, wind erosion can be reduced, remarkably.
    Keywords: Wind tunnel, Soil moisture, Wind speed, Arid region}
  • سیما عبدلی، بیژن خلیلی مقدم *، مجید رهنما
    اندازه گیری کمی ریزگرد ها کمک شایانی در منشاء یابی و کنترل فرسایش بادی می نماید. هدف از انجام این پژوهش ارزیابی کارایی تله اصلاح شده ویلسون و کوک (MWAC)، تله رسوب گیر دورانی با مخروط (CDSC)، تله رسوب گیر دورانی بدون مخروط (CDS) و تله رسوب گیر تیله ای (MDCO) در مقایسه با نمونه گیر BSNE در سرعت های گوناگون با اندازه ذرات متفاوت بود. بدین منظور نمونه گیر های MWAC،BSNE وMDCO شبیه سازی و دو تله رسوب گیر دورانی با مخروط (CDSC) و بدون مخروط (CDS) طراحی و ساخته شده است. کارایی نسبی نمونه گیرهای MWAC، MDCO وCDS، CDSC در سرعت های7-2 متر بر ثانیه و با ذراتی به قطر 50D، 80، 137 و 260 میکرومتر در آزمایشگاه با استفاده از تونل باد مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که کارایی نسبی تله رسوب گیرCDSC نسبت به تله های رسوب گیرCDS، MWAC و MDCO در سرعت های 2-7 متر بر ثانیه بیشتر بود. کارایی CDSC و CDS با افزایش سرعت باد متغیر بود درحالی که، کارایی تله های رسوب گیرMWAC و MDCO ثابت بود. همچنین با افزایش اندازه ذرات از 80 به 260 میکرومتر، کارایی نسبی تله های رسوب گیرCDSC، CDS، MWAC، MDCO به ترتیب بین 8/ 0، 48/ 0، 18 /2، 58/ 0 برابر متغیر بود.
    کلید واژگان: تونل باد, تله رسوب گیر افقی, تله رسوب گیر عمودی}
    S. Abdoli, B. Khalili Moghadam *, M. Rahnama
    Quantitative measurement of aeolian dust may help properly monitor and control the wind erosion. The aim of this study was to evaluate the efficiencies of four aeolian dust samplers including the modified Wilson and Cooke sampler (MWAC), cyclone dust sampler with cone (CDSC), cyclone dust sampler (CDS), and marble dust collector (MDCO) in comparison with the big spring number eight sampler (BSNE) in different velocity rates and particles sizes. For this purpose, MWAC, MDCO, BSNE were simulated and CDSC and CDS were designed and constructed. The relative efficiencies of the CDSC, CDS, MWAC, and MDCO were evaluated for the 80, 137, 260 micron diameter particle sizes (D50) in 2-7 ms-1 velocity by wind tunnel. The results showed that relative efficiency of CDSC is higher than CDS, MWAC, and MDCO as a consequence of the wind speed. CDSC and CDS relative efficiencies varied in relation to wind velocity, but MWAC, MDCO relative efficiencies remained constant. Also, CDSC, CDS, MWAC, MDCO relative efficiencies varied from 0.8, 0.48, 2.18, 0.58 times by increasing the particle size diameters from 80 to 260 micrometers, respectively.
    Keywords: Wind tunnel, Horizontal dust sampler, Vertical dust sampler}
نکته
  • 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.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال