تاثیر عمق سطح ایستابی در مقدار تبخیر از خاک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 سیستان و بلوچستان- شهرستان زابل- دانشگاه زابل- گروه مهندسی آب

2 گروه مهندسی آب- دانشکده آب و خاک- گروه مهندسی آب

چکیده

سابقه و هدف: رابطه بین عمق سطح ایستابی و تبخیر از سطح خاک در اغلب مناطق خشک و نیمه خشک بسیار مهم است. در این مناطق به علت آبیاری بیش از حد نیاز، اغلب سطح ایستابی نزدیک زمین بوده که باعث شوری خاک می‌شود. با توجه به اهمیت تبخیر از ستون خاک در حضور سطح ایستابی توجه زیادی را در دههای گذشته به خود معطوف کرده است. فرآیند خشک شدن خاک پدیده فیزیکی تبخیر از سطح خاک در سه مرحله اجرا می‌شود. مرحله اول، تبخیر با شدت ثابت است. مرحله دوم، تبخیر با شدت نزولی است. مرحله سوم، تبخیر باقیمانده با شدت کم است که بعد از خشک شدن بیش از حد لایه سطحی خاک و تاثیر آن در کاهش هدایت هیدرولیکی خاک آغاز می‌شود. با توجه به اهمیت مقدار تبخیر از سطح ایستابی در مناطق خشک و نیمه خشک، لازم است این پارامتر به طور دقیق اندازه گیری شود. در نتیجه این پژوهش با هدف تاثیر عمق سطح ایستابی بر روی مقدار تبخیر و همچنین تعیین مراحل مختلف تبخیر انجام گرفت.
مواد و روش‌ها: خاک مورد استفاده از در این آزمایش لومی با چگالی 32/1 گرم بر سانتی‌متر مکعب بوده است. محل آزمایش گلخانه و مدت زمان آزمایش 74 روز بود. خاکها از الک 2 میلی متری عبور داده شد و سپس با استفاده از قیف خاکها درون لوله های آزمایش ریخته شد. برای تهیه ستون‌های آزمایش از لوله های پی وی سی با قطر 250 میلی متر استفاده شد. سطوح ایستابی در عمق های 400، 600 و 800 میلی‌متری از سطح خاک ثابت نگه داشته شد. برای ثابت نگه داشتن سطح ایستابی در عمق‌های مختلف از بطری‌هایی استفاده شد که در کنار ستون‌های آزمایش قرار گرفته و به وسیله لوله‌ای از انتها، آب را وارد ستون خاک می‌شد. اندازه‌گیری تلفات آب از ستون خاک با استفاده از اندازه‌گیری رطوبت خاک در عمق‌های مختلف با استفاده رطوبت سنج مدل دلتا انجام شد.
یافته ها: نتایج نشان داد حرکت آب در نزدیکی سطح ایستابی به‌صورت مایع و هرچه به سطح خاک نزدیک می‌شویم به‌صورت بخار است. به طور کلی رطوبت در عمق‌های بین صفر تا 160 میلی‌متری ستون خاک در طول زمان آزمایش کاهش یافته و لایه های پایینی اشباع باقی می‌ماند. در حالت ماندگار مقدار تبخیر از سطح خاک برابر است با مقدار تلفات آب از سطح ایستابی و در شرایط غیر ماندگار مقدار تبخیر از سطح خاک برابر است با مجموع تلفات آب از سطح ایستابی و آب از دست رفته از پروفیل خاک. مقدار تبخیر تجمعی در بازه 74 روز از سطح ایستابی، 400، 600 و 800 میلی‌متری به ترتیب برابر با 6/384، 2/331 و 4/293 میلیمتر بود. بیشترین تلفات آب از پروفیل خاک مربوط به عمق سطح ایستابی 800 میلی‌متری و مقدار 3/51 میلیمتر بوده است. با افزایش عمق سطح ایستابی از 400 میلی‌متر به 800 میلی‌متر (100% افزایش) مقدار تبخیر از سطح ایستابی 24% و مقدار کل تبخیر از سطح خاک 5/16% کاهش یافته است. طول مراحل اول تبخیر برای عمق سطح ایستابی 400 میلی‌متر دو روز، برای عمق سطح ایستابی 60 سانتی‌متری یک روز و برای 800 میلی‌متری کمتر از یک روز بود.
نتیجه گیری: نتایج این پژوهش به ما اطلاعاتی در رابطه با فرآیند جریان آب در بالای سطح ایستابی کم عمق آب داد. تغییرات رطوبتی در خاک سطحی خیلی بیشتر از خاک‌های نزدیک به سطح ایستابی است. در نزدیکی سطح ایستابی به‌صورت مایع و در نزدیک به سطح خاک حرکت آب به صورت بخار است. با افزایش سطح ایستابی طول مرحله اول تبخیر کاهش یافته است. به طور کلی می‌توان نتیجه-گیری کرد که تبخیر از سطح ایستابی می‌تواند بخش زیادی از آب مورد نیاز گیاهان را فراهم کند

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Effect of water table depth on evaporation from soil

نویسندگان [English]

  • mohammad mahdi chari 1
  • peyman afrasiab 2

1 water engineering department, university of zabol

2 water engineering department, university of zabol

چکیده [English]

Background and Objectives:The relation between water table depth and evaporation rate from bare soil is of great importance in arid and semi-arid areas. In this region, due to over irrigation, the water table is very close to the ground surface which leads to salinization of the soil. Evaporation from soil columns in the presence of a water table is a important that has received great attention for many decades. The soil-drying process has been observed to occur in three recognizable stages. The first stage is evaporation with constant intensity. Secondly, evaporation is in descending order. The third stage is the residual evaporation of low intensity, which begins after excessive drying of the surface layer of the soil and its effect on reducing the hydraulic conductivity of the soil. Precise determination of evaporation from bare ground surface in semi-arid or arid regions then becomes critically important. The purpose of this study was to determine the effect of water table depth on the evaporation from soil surface, as well as the determination of different evaporation stages.

Materials and Methods: The soil used in this experiment was loam with a bulk density of 1.32 gr/cm3. The experiment was conducted in a greenhouse and the duration was 74 days. Soils Were sived through a 2-mm mesh and then packed into the soil columns using soil funnel. The soil columns were cylindrical PVC tubes of 200 mm inside diameter. Water table was stabilized at depths of 400, 600 and 800 mm from the soil surface, and the experiment was repeated twice. For stabilizing the water table in different depths, Each soil columns contained a pipe from the botton, to supply water from bottles that maintained the water table constant. The water losses from the soil profile was measured at different depths and times using Delta-T Device Moisture Meter.
Results:The results showed that water content between 0 and 160 mm in the soil column were decrease during the experiment and close the water table depth remained saturated. In the steady-state, the rate of water loss from bottle next to the soil column is equal to the rate of evaporation from the soil surface. In a non steady-state, the rate of evaporation equals the sum of the rate of water loss from bottle and the water depleted from the soil profile. The maximum evaporation from the the water table was related to a depth of 400 mm and equal 384.6 mm and the highest water loss from the soil profile was related to a depth of 800 mm and equal 51.3 mm. By increasing the water table depth from 400 to 800 mm (increased 100%), the evaporation rate from the water table 24 percent and the total evaporation from the soil surface decreased by 16.5 percent. The length of the first stage of the evaporation for the water table depth 400 mm was 2 days and for 800 mm less than 1 day.
Conclusion: The results of this study gave us information on the flow of water above the shallow water table. Water content changes in the soil surface soil are higher than close watertable. Movement of water close water table is liquid and close the soil surface is vapor. The duration of the first stage of evaporation has decreased with increase water table depth. In general, it can be concluded that evaporation from the water table can provide a large portion of the water requirement by the plants.

کلیدواژه‌ها [English]

  • loam
  • evaporation front
  • watertable depth