نمون سازی خصوصیات هیدرولیکی و توزیع رطوبتی قطعات سفالی
چکیده
نگهداری رطوبت خاک در حد ظرفیت زراعی و کاهش تلفات آب در محدود ه رشد ریشه، نقش کلیدی در توسعه برنامه های مدیریت آب و خاک دارند. روش های آبیاری زیر سطحی با همین هدف طراحی و معرفی شده اند. کپسول های رسی متخلخل نوعی از قطعات سفالی هستند که در اراضی کشاورزی مناطق خشک و نیمه خشک برای افزایش کارایی سیستم های آبیاری زیرسطحی قابل استفاده می باشد. در این قطعات، رطوبت خاک تحت تاثیر ویژگی های هیدرولیکی قطعات سفالی قرار دارد. با توجه به این که، خاک های آهکی در دما های بالای موجب ایجاد تخلخل مناسب تری در قطعات سرامیکی می شوند، لذا یک نوع خاک آهکی از روستای نصرآباد گرگان انتخاب شد و برای تولید قطعاتی با ویژگی های هیدرولیکی متفاوت، مقادیر 0، 20، 40، 60 و 80 درصد شن ریز با خاک ذکر شده مخلوط گردید که به ترتیب با علائم g0 ، g20 ، g40 ، g60 و g80 نامگذاری شدند. پس از ساخت، قطعات در دما های 600 و 980 درجه سانتی گراد به ترتیب به مدت 12 و 8 ساعت پخت شدند. آبدهی قطعات و توزیع رطوبت آنها در خاک به کمک دستگاه اتوماسیون دبی- فشار که به همین منظور طراحی و ساخته شده بود در فشار های هیدروستاتیکی 25، 50، 80 و 100 کیلوپاسکال اندازه گیری شد. به منظور پیش بینی آبدهی و توزیع رطوبت قطعات سفالی قبل از ساخت، آبدهی آنها به روش فازی و توزیع رطوبت به روش آنالیز ابعادی و رگرسیون غیر خطی مدلسازی شد. برای ارزیابی اعتبار این مدل ها از تحلیل خطای باقی مانده ها استفاده شد. در نهایت، قابلیت کپسول های رسی زیرسطحی در کاهش مصرف آب برای گیاهان آلوئه ورا (aloe barbadensis miller)، توت فرنگی(fragaria vesca) و انگور (vitis vinifera) در اراضی کشاورزی دانشگاه تربیت مدرس مورد بررسی قرار گرفت و با روش قطره ای سطحی برای آلوئه ورا و توت فرنگی و روش فارو برای انگور مقایسه گردید. نتایج نشان داد که رابطه معنی داری بین آبدهی و درصد شن کپسول ها وجود دارد. همچنین آبدهی قطعات پخت شده در دمای 980 بیشتر از نمونه های مشابه پخت شده در دمای 600 درجه سانتی گراد بود. رابطه بین فشار هیدروستاتیکی و آبدهی قطعات پخت شده در دمای 980 درجه سانتی گراد برای g0 و g20 خطی و برای g40، g60 و g80 غیر خطی بدست آمد. همچنین نتایج نشان داد که آبدهی قطعات g0، g20 و g40 پخت شده در دمای 600 درجه سانتی گراد از روند خطی و افزایشی پیروی می کرد. درحالی که در این دما، قطعات g60 و g80 از روند غیر خطی برخوردار بودند. شکل توزیع رطوبت خاک تحت تاثیر چنین قطعاتی، به علت قابلیت آبدهی کم، تقریبا کروی بود. نتایج نشان داد شعاع و عمق خیسیدگی کپسول های رسی پخت شده در دمای 600 درجه سانتی گراد کمتر از 980 درجه سانتی گراد می باشد و همچنین بزرگترین پیاز رطوبتی خاک مربوط به g80 و کمترین آن مربوط به g0 بود. نتایج آنالیز خطای باقیمانده ها نشان داد مدل فازی دبی قطعات دقت بالایی در برآورد آبدهی قطعات داشت و تعیین شعاع خیسیدگی در قطعات پخت شده در دمای 980 درجه سانتی گراد به روش رگرسیون غیر خطی از دقت بیشتری نسبت به مدل آنالیز ابعادی برخوردار بود. درحالی که دقت مدل ابعادی عمق خیسیدگی نسبت به مدل رگرسیون غیر خطی بیشتر است. نتایج ارزیابی مصرف آب به روش سفالی در گیاهان آلوئه ورا، توت فرنگی نسبت به آبیاری قطره ای سطحی و در انگور به نسبت به آبیاری فارو نشان داد که تامین رطوبت زیر سطحی به روش سفالی با کاهش معنی دار مصرف آب همراه بود. بیشترین کاهش مصرف آب مربوط به گیاه آلوئه ورا و کمترین میزان آن مربوط به انگور بود. مقدار کاهش مصرف آب به روش سفالی برای گیاه آلوئه ورا، توت فرنگی و انگور به ترتیب برابر 70، 56 و 32 درصد بدست آمد. با عنایت به نتایج این تحقیق، استفاده از روش قطعات سفالی با هدف بهینه سازی مصرف آب برای گیاهان مختلف مناطق خشک و نیمه خشک توصیه می شود.