2-6-1-1-1- رنگهای طبیعی……………………………………………..21
2-6-1-1-2-رنگهای مشابه طبیعی………………………..24
2-6-1-1-3-رنگهای شیمیایی یا سنتیک(مصنوعی)…………………………….24
2-6-1-2- پانسیو 4-آر………………………………………………………………………25
فصل سوم: مواد و روشها
3-1- مقدمه …………………………………………..27
3-2- تجهیزات آزمایشگاهی………………………………………………………………27
3-2-1- مخزن بالادست ………………………………………………………..27
3-2-2- مخزن پاییندست……………………………………………………..28
3-2-3- ستون خاک…………………………………………………………28
3-2-4- تابلو پیزومتری …………………………………………………………29
3-2-5- تجهیزات اسپکتروفتومتری………………………………………………………29
3-3- نمونه خاکهای مورد آزمایش……………………………………………………………….30
3-3-1- آزمایش دانه بندی مصالح…………………………………………………31
3-3-2- مشخصات فیزیکی خاکهای مورد استفاده………………………………………………32
3-3-3- تعیین قطر متوسط ذرات ……………………………………………………………32
3-3-4- تعیین تخلخل ذرات خاک …………………………………………………….32
3-3-5- تعیین هدایت هیدرولیکی خاک …………………………………………………………..33
3-4- ردیابهای رنگی مورد استفاده در این پژوهش……………………………………..33
3-4-1- رنگ پانسیو 4-آر……………………………………………………………..33
3-4-1-1- طیف مربوط به رنگ پانسیو 4-آر…………………………………………….33
3-4-1-2- رسم منحنی کالیبراسیون رنگ پانسیو 4-آر…………………………………………..33
3-4-2- رنگ ویولت کوواسول……………………………………………………34
3-4-2-1-طیف مربوط به رنگ ویولت کوواسول……………………………………….. 34
3-4-2-2- رسم منحنی کالیبراسیون رنگ ویولت کوواسول…………………………..34
3-5- اجرای آزمایشها ………………………………………………………………36
3-5-1- آزمایش جذب ماده رنگی در نمونه خاک…………………………….36
3-5-2- اجرای آزمایش ردیابی……………………………………………………………36
3-6- بازیابی جرم ردیابها……………………………………………………..37
3-7- مدلسازی عددی جریان و ردیاب ………………………………………37
3-7-1- معرفی مدل Seep/w…………………………………………………………………37
3-7-1-1- مراحل مدلسازی در Seep/w ………………………………….38
3-7-2- معرفی مدل Ctran/w…………………………………………………….38
3-7-3- معادله حاکم و شرایط مرزی……………………………………………….38
3-7-3-1-نحوه محاسبه ضریب انتشار طولی…………………………………….39
3-7-4- اجرای مدل عددی………………………………………………………………………..39
فصل چهارم: بحث و نتایج
4-1- مقدمه……………………………………………………………………………40
4-2- نتایج آزمایش جذب ماده رنگی در نمونه خاک……………………………………40
4-3- نتایج آزمایشهای ردیابی……………………………………………………………………….40
4-3-1- نتایج بازیابی ماده ردیاب پانسیو4-آر …………………………………………….40
4-3-1-1- نتایج بازیابی پانسیو 4-آر برای خاک ریز دانه(FS)………………………………41
4-3-1-2- نتایج بازیابی پانسیو 4-آر برای خاک درشت دانه(CS)………………………41
4-3-1-3- نتایج بازیابی پانسیو 4-آر برای خاک ترکیبی (MS)……………………………42
4-3-2- منحنیهای رخنه برداشت شده پانسیو4-آر………………………42
4-3-2-1- منحنیهای رخنه برداشت شده در خاک ریزدانه با ماده رنگی پانسیو 4-آر………………………………………..42
4-3-2-2- منحنی های رخنه برداشت شده در خاک درشت دانه با ماده رنگی پانسیو 4-آر………………………………..46
4-3-2-3- منحنیهای رخنه برداشت شده در خاک ترکیبی با ماده رنگی پانسیو 4-آر……………………………………….49
4-3-2-4- ضریب انتشار طولی پانسیو 4-آر…………………………………………………53
4-3-3- نتایج بازیابی ماده ردیاب ویولت کوواسول………………..53
4-3-3-1- نتایج بازیابی ویولت کوواسول برای خاک ریزدانه………………………………………….53
4-3-3-2- نتایج بازیابی ویولت کوواسول برای خاک درشت دانه…………………………….53
4-3-3-3- نتایج بازیابی ویولت کوواسول برای خاک ترکیبی……………………………………….54
4-3-4- منحنیهای رخنه برداشت شده برای ویولت کوواسول…………………………..54
4-3-4-1- منحنیهای رخنه برای خاک ریزدانه با ماده رنگی ویولت کوواسول…………………………………………………….54
4-3-4-2- منحنیهای رخنه برای خاک درشت دانه با ماده رنگی ویولت کوواسول……………………………………………..58
4-3-4-3- منحنیهای رخنه برای خاک ترکیبی با ماده رنگی ویولت کوواسول……………………………………………………61
4-3-4-4- ضریب انتشار طولی ویولت کوواسول…………………………………………………………….64
4-4- نتایج مدلسازی با Ctran/w…………………………………………………………64
4-4-1- نتایج مدلسازی ردیاب پانسیو 4-آر……………………………………………………….64
4-4-1-1- نتایج مدلسازی ردیاب پانسیو 4-آر در خاک ریزدانه…………………………………….64
4-4-1-2- نتایج مدلسازی ردیاب پانسیو 4-آر در خاک درشت دانه……………………………………………………………………67
4-4-1-3- نتایج مدلسازی ردیاب پونسیو 4-آر در خاک ترکیبی…………………………………………………………………………70
4-4-2- نتایج مدلسازی ردیاب ویولت کوواسول……………………………………………..73
4-4-2-1- نتایج مدلسازی ردیاب ویولت کوواسول در خاک ریزدانه…………………………………………………………………….73
4-4-2-2- نتایج مدلسازی ردیاب ویولت کوواسول در خاک درشت دانه……………………………………………………………..76
4-4-2-3- نتایج مدلسازی ردیاب ویولت کوواسول در خاک ترکیبی……………………………………………………………………79
فصل پنجم: نتیجه گیری و پیشنهاد ها
5-1- مقدمه…………………………………………………………………………………..82
5-2- نتایج کلی…………………………………………………………………………………..82
5-3- پیشنهادها……………………………………………………………………………………….83
فهرست منابع…………………………………………………………………………84
– مقدمه
امروزه ردیابی در مسائل آب و خاک در مقایسه با گذشته كاربردی بسیار گستردهتر یافته است. بررسی ارتباط هیدرولیكی و ویژگیهای هیدرودینامیكی سفرههای آب زیرزمینی، ارزیابی منشاء و گسترش آلودگی از مهمترین كاربردهای این روش هستند. در كشور ما نیز همگام با فرآیند توسعه و با رشد فزآینده صنعت سدسازی و مطالعات منابع آب و خاک در حوضههای گوناگون، روش ردیابی در آبهای سطحی و زیر سطحی نیز افزایش یافته است.
در گذشته كاربرد عمده ردیابها در آبهای زیرزمینی در پی بردن به مواردی همچون جهت، مسیر، سرعت و زمان عبور آب بوده است. امروزه با توجه به روند رو به افزایش آلودگی منابع آبهای سطحی و زیرزمینی، افزون بر موارد فوق مواردی همچون پخشیدگی و انتقال آلایندهها نیز مورد توجه میباشد. به منظور شناخت و حفاظت كیفی منابع آب داشتن اطلاعات دقیق از رفتار مواد آلاینده در درون این سیستم ضروری است كه به كمك روشهای ردیابی می توان این رفتار را تا حدود زیادی شبیه سازی نمود.
1-2- کلیات پژوهش
آزمایشهای ردیابی از جمله روشهای تكمیلی است كه در مراحل پایانی مطالعات سیستماتیك منابع آب و خاک و ژئوتكنیك به كار میرود. در این مطالعات با توجه به گسترش منطقه مورد مطالعه ممکن است از ایزوتوپهای محیطی و ردیابهای مصنوعی (شیمیایی، رنگی) استفاده شود. باید توجه داشت اگر عملیات ردیابی مطابق دستورالعمل و با رعایت احتیاطهای لازم انجام نگیرد، نه تنها مفید نبوده، بلكه نتایج گمراهكنندهای را نیز بدنبال خواهد داشت (بینام، 1388).
مطالعات ردیابی آبهای زیرزمینی همیشه بعد از انجام مطالعات كلاسیك هیدروژئولوژی و انجام بررسیهای ژئوفیزیكی و ژئوتكنیكی معمول انجام میپذیرد، همچنین به كارگیری ردیابها در منابع آب و خاک براساس ویژگیهای محیط و خصوصیات ردیاب صورت میگیرد. گاهی اوقات خصوصیات هیدرولوژیکی مکان مورد استفاده محدودیتهایی را برای استفاده از برخی ردیابها به وجود میآورد. افزون بر ویژگیهای فوق عوامل دیگری مانند اثرات فیزیكی، شیمیایی و بیولوژیكی نیز ممكن است بر نتایج ردیابی تأثیرگذار باشد.
در مناطق خشک و نیمه خشک منابع آبی با کیفیت مطلوب کمیاب هستند و این منابع بیشتر به تأمین آب شهری اختصاص داده شده اند .به همین دلیل در این مناطق ممکن است به مصرف آبهای زیرزمینی با کیفیت کم، پساب زهکشی و دیگر پسابها روی آورده شود (بلتران[1]،1999). کاربرد پسابها در مزارع ممکن است منجر به بهبود و پایداری تولیدات کشاورزی شود. در عین حال، آبیاری با پساب میتواند خطراتی برای تولیدات و محیط خاک داشته باشد.کمبود آب در مناطق خشک و نیمه خشک ممکن است خطر شوری خاک را در این مناطق تشدید کند. زیرا آب کافی برای آبشویی نمک وجود ندارد. کیفیت پایین آبها و پسابهای در دسترس در این مناطق خطر فوق را باز هم شدت میبخشد. بنابراین به منظور جلوگیری از شوری ثانویه خاک به علت آبیاری با آب با غلظت نمک بالا، نمکهای اضافه شده باید به خارج از ناحیه بالایی ریشه که در جذب آب و مواد غذایی فعا لتر است، شسته شوند. نمکهای حل شده در آب نفوذ عمقی یافته میتواند در قسمتهای عمیق تر خاک تجمع یابد و از طریق زهکشی طبیعی یا سیستمهای زهکشی زیر سطحی تخلیه شود (بلتران، 1999).
با توجه به محدودیت منابع آبی در مناطق خشك و نیمه خشك، علیرغم مسئله شوری استفاده از منابع آبی با كیفیت پایینتر امری لازم است ولی باید ضمن استفاده از منابع آبی با كیفیت پایین به آلودگی محیط زیست و حركت املاح و مواد شیمیایی در خاك و مسئلهی شوری خاك توجه شود و امر فوق جزء با اعمال مدیریت آبیاری صحیح امكان پذیر نمیباشد. مدیریت آبیاری میتواند نقش مهمی درحركت املاح و آلایندهها به اعماق خاك و به طرف آبهای زیرزمینی و همچنین نقش مهمی در شوری خاك بویژه درناحیه توسعه ریشهی گیاهان داشته باشد، بهترین مدیریت آبیاری باید مقدار شوری در آب آبیاری، درخاك و در ناحیه ریشهی گیاهان و حركت آلایندهها به طرف آبهای زیرزمینی را در نظر بگیرد (ذکری[2]، ۲۰۰۵).
باتوجه به مطالب فوق بررسی حركت املاح درخاك از لحاظ اقتصادی، اكولوژیکی و سلامتی محیط زیست امری اجتناب ناپذیر است. بنابراین حرکت آب و املاح در خاک از سالهای پیش مورد توجه بوده است. این مسئله توجه بسیاری از پژوهشهای دانشگاهی را درچند دههی اخیر به خود جلب نموده است و اما از دههی پنجاه قرن بیستم بطور جدی به آن پرداخته شده است. پژوهش در این خصوص در دو دههی اخیر به عنوان یکی از مباحث قابل توجه مطرح بوده به طوری که اخیرًا حجم زیادی از مطالعات در زمینه خاکشناسی را به خود اختصاص داده است.
در بیشتر مطالعات انجام شده درمورد حركت املاح و شبیه سازی آن با استفاده از مدل به عناصر سنگین از قبیل كادمیم و سرب و حركت آفتكشها و علفكشها درخاك پرداخته شده است. این تركیبات درخاك در معرض پدیده های تولید و تخریب و رسوب وجذب سطحی كلوئیدهای خاك قرار میگیرند. در مطالعات دیگر به بررسی حركت آنیونها درخاك، كه كمتر در معرض پدیده های تولید و تخریب درخاك هستند و سریعتر همراه آب درخاك حركت میكنند به ویژه كلر و برم پرداخته شده است. از برماید به دلیل پایین بودن مقدار زمینه آن در خاک مناطق خشک و نیمه خشک نسبت به کلر، غیر فعال بودن در خاک و سادگی تعیین غلظت آن در خاک بیشتر استفاده میشود.