بررسی و مقایسه معادلات جریان در نزدیکی زهکش زیرزمینی

در بسیاری از مناطق جهان برای تولید محصولات کشاورزی، زهکشی جهت دفع آب اضافی از سطح خاک و ناحیه ریشه و بطور کلی بهسازی خاک و افزایش راندمان محصول ضرورت دارد. در این زمینه زهکش های زیرزمینی همواره مورد مطالعه و بررسی محققین مختلف بوده اند. در این نوع از زهکش ها وجود مقاومت ورودی در عبور آب از شکاف های لوله های زهکش زیزمینی ممکن است منجر به تشکلی سطح ایستایی به ارتفاع hr دقیقاَ روی زهکش شود. این پدیده به علت وجود مقاومت ورودی بوده و نشان دهنده تفاوت زهکش ایده آل با زهکش غیر ایده آل می باشد. دقت روابط محاسبه عمق های سطح ایستایی، شدت جریان های زهکش و مقادیر رطوبت خاک در طراحی صحیح سیستم های زهکشی بسیار حساس و قابل توجه می باشد. کاربرد معادلات متداول در طراحی زهکش ها که بر مبنای زهکش ایده آل بسط یافته اند، منجر به جواب های دقیقی نمی شوند. لذا استفاده از معادلاتی که hr را لحاظ می کنند جهت نیل به شرایط واقعی تر توسط محققین توصیه گردیده است. روش های حل عددی معادلات حاکم بر جریان، معمولاَ دقیق ترین پیش بینی ها را ارائه می نمایند، با این حال استفاده از روش های عددی دشوار بوده و غالباَ احتیاج به داده های ورودی و جزئیات بیشتری داشته و تهیه آنها هزینه بر و پرزحمت است. در این زمینه روش های تحلیلی ساده با حداقل داده های ورودی می توانند مؤثر واقع شوند. یکی از معادلات رابطه ای است که می توان آنرا معادله هوگهات اصلاح شده نامید. کاربرد این معادله نیاز به استفاده از رابطه دومی دارد که ارتباط Q و hr را نشان دهد. در این بررسی ارتباط Q وhr با سه معادله ساده برمبنای حداقل داده های ورودی مورد نیاز انتخاب گردید. اطلاعات مورد نیاز تحقیق با استناد به فیپز و اسکگز(1991) تهیه شده است. روش کار بدین شکل بوده است که مقادیر شدت جریان زهکش، با توجه به اطللاعات موجود، به ازای سه عمق لایه غیر قابل نفوذ(D) برابر با 1/2، 2 و 10 متر با استفاده از سه معادله مورد نظر، محاسبه شده و نتایج این سه رابطه با نتایج حل عددی معادله ریچاردز مقایسه شده اند تا رابطه دقیق تر در این زمینه تعیین گردد. نتایج نشان دادند که این سه معادله در حد قابل قبولی دقیق و کاربردی بوده و با استفاده از آنها شدت جریان های تقریباَ یکسانی با روش حل عددی، به استثنای مقادیر کوچک D حاصل شد. بر اساس نتایج، پیش بینی جریان زهکشی در سه معادله برای عمق D=1/2M از 4 تا 32 درصد، برای عمق D=2M از 6 تا 37 درصد و برای عمق D=10M از 5 تا 26 درصد با روش عددی اختلاف دارنند و اغلب بیشتر پیش بینی کرده اند. لذا استفاده از هر سه معادله(2)، (3) و (4)، بویژه معادله (3) توصیه می گردد.

Keywords:

زهکش زیرزمینی , شدت جریان زهکشی , معادلات جریان