تحقیق درباره فوايد توازن‌هاي آب و نمك

این محصول در قالب ورد (WORD) و قابل ویرایش در 85 صفحه تهیه شده است. در بخش زیر برای اطلاع بیشتر از محتویات این فایل و اطمینان از خرید، مطالب چند صفحه آورده شده است. با مطالعه این بخش با اطمینان بیشتر خرید کنید. لینک دانلود پایین صفحه پروژهي آبياري راتحقیق درباره فوايد توازن‌هاي آب و نمك|1695338|arshad100|PH , کشاورزی صنعتی , صنایع غذایی , توازن اب و نمک
با سلام و درود خدمت خدمت شما پژوهشگر عزیز در این مطلب از سایت فایل با عنوان تحقیق درباره فوايد توازن‌هاي آب و نمك هم اکنون آماده دریافت می باشد برای مشاهده جزئیات فایل به ادامه مطلب مراجعه نمایید .

این محصول در قالب ورد (WORD) و قابل ویرایش در 85 صفحه تهیه شده است. در بخش زیر برای اطلاع بیشتر از محتویات این فایل و اطمینان از خرید، مطالب چند صفحه آورده شده است. با مطالعه این بخش با اطمینان بیشتر خرید کنید.

لینک دانلود پایین صفحه



پروژه‌ي آبياري را مي‌‌توان موفقيت آميز ناميد كه جداي از شرايط اقتصادي و اجتماعي مطلوب، بهره‌برداري فني از پروژه باعث رشد مطلوب محصول براي مدتي نامعين شود. دليل اصلي شكست پروژه احتمال آب گرفتگي و شورسازي خاك است، تجربيات چند دهه‌ي اخير اين خطر را به صورت واقعيتي مهم نشان داده‌اند. در سالهاي اخير پروژه‌هاي آبياري متعددي در نواحي كه شرايط طبيعي در مقايسه با شرايط سيستم‌‌هاي باستاني آبياري نامطلوب بودند تشكيل شد. به دليل اينكه محلهاي مناسب‌تر سالهاي تحت آبياري بودند، لزوم تغيير پروژه‌هاي جديد به نواحي كه كمتر مورد لطف طبيعت بودند افزايش خواهد يافت. چنين نواحي به عنوان مثال، بخش هاي كم ارتفاع دره‌ها و دلتاهاي رودخانه، اغلب به طور طبيعي خاك شور هستند. مسئله‌ي مهم اينست كه آيا اين آبياري مستمر تحت شرايط نامطلوب عملي است يا نه. علم و تجربه‌ي مدرن. جوابي مثبت به اين سؤال مي‌دهد و نيز چگونگي برخورد با اين برآوردهاي فني را پيش بيني مي‌كند. به هر حال، جلوگيري از شكست‌هاي كامل كافي نيست. پروژه‌ي آبياري همچنين بايد به تامين مناسب‌ آب و ممانعت از كمبود يا مازاد آب كمك كند. سيستم محدود آبرساني باعث كندي رشد مي‌شود. سيستم آبرساني غني از طرف ديگر باعث نشت سنگين آب به خاك زيرين و كاهش كارآيي آبياري مي‌شود. علاوه بر آن آب نشت كرده باعث افزايش سفره آبهاي زيرزميني مي‌شود و در نتيجه محتواي هواي خاك را كاهش مي‌دهد، بالاخره هوا به داخل ميزان مورد نياز براي رشد مطلوب مي‌شود. در هنگام كمبود يا مازاد آب به علت تبخير آب شور، خاك شور مي‌شود چون نمك در خاك باقي مي‌ماند. از ميان رفتن اين نمكها بوسيله‌ي فرو شست مشكلات آبياري را براي زهكشي اين آب افزايش مي‌دهد. مشكل فني اصلي در آبياري تعيين مقدار آب براي آبياري و تنظيم ميزان شوري و ميزان زهآبي است كه بايد در منطقه‌ي مورد نظر براي برآوردن موقعيت مناسب رشد محصول برطرف شود. در حقيقت مشكل توازن آب مستقيم يا غيرمستقيم به همه‌ي نتايج بررسي‌هاي كامل درباره‌ي تبخير، تعريق، رطوبت خاك، آبهاي زيرزميني، شوري و غيره مرتبط است. بدين دليل اين فصل مشكلاتي را در باب آبياري، شوري و زهكشي در ابتدا بيان مي‌دارد.

بافت متن تشريحي است و بر روابط دو جانبه‌ي اصطلاحات متفاوت توازن‌هاي آب و نمك و احتمال پيش بيني مقادير آبياري و زهكشي مورد نياز براي آبياري تائيد مي‌كند. استفاده از توازن‌هاي آب و نمك به كار رفته در تحقيق با مثالهاي ساده‌اي شرح داده شده‌اند.

- جنبه‌هاي كلي توازن‌هاي آب و نمك

توازن‌هاي آب و نمك، به دست آمدن و از دست رفتن آب يا نمك را در ناحيه‌ي مدنظر با لايه‌ي خاك در دوره‌ي زماني معين شرح مي‌دهد. آنها را مي‌‌توان به صورت زير نوشت:

مقدار در حال آمدن ـ مقدار در حال رفتن ـ تغيير ذخيره سازي در خاك كاربرد و تركيب چنين موازي توازني ممكن است به صورت قابل توجهي همانطور كه در مثال‌هاي زير نشان داده شده است فرق كند.

در ابتدا بايد كل حوضچه رودخانه در نظر گرفت. براي دوره‌ي زماني يكسال، تغيير ذخيره سازي آب در خاك را مي‌توان ناديده گرفت و توازن به صورت زير خواهد بود:

رسوب (R) ـ تبخير و تعريق (E) ـ شدت جريان رودخانه 0=(D) يا D=E

در اين موازنه‏، تبخير و تعريق مشكل‌ترين اصطلاح براي اندازه‌گيري است. مقدار E را مي‌توان به طور غيرمستقيم اندازه‌گيري كرد به هر حال، اگر داده‌هاي مرتبط به رسوب ساليانه و شدت جريان رودخانه در دسترس باشند. اين برآوردها در اين مورد بسيار پيچيدگي كمتري نسبت به نمونه‌ي مستقيم E دارد. اين نمونه‌ي ساده، به هدف كسب كميتي براي مؤلفه‌ي ناشناخته زماني كه ديگر مؤلفه‌ها شناخته شده هستند. زماني كه از توازن آب استفاده مي شود به كار مي‌رود و يا مي‌‌توان را با تلاشي كمتر از مولفه‌ي ناشناخته تعيين كرد. اصلي مشابه‌ي براي توازن خاك برپاست.

اگر چه دانش رسوب و شدت جريان رودخانه مهم هستند اما به ندرت به تبخير و تعرق كل حوضچه رودخانه علاقه‌مند هستيم. به طور كلي به كسب اطلاعات جامع‌تر در نواحي كوچكتر براي ايجاد توازن هاي پيچيده‌تر نياز داريم.

ثانياً: ما توازن هاي آب را در نواحي زيرين آبگير رودخانه بررسي مي‌كنيم و با ارقامي سروكار داريم كه از ارقام حوضچه به عنوان يك كل مشتق مي‌شوند. رسوب از يك ناحيه‌ي زيرين به ديگري فرق مي‌كند و ارقام تبخير و تعرق متفاوتي دارد اما مخصوصاً در جاييكه شرايط زهكشي نامتجانس هستند. در حوضچه‌اي به عنوان يك كل، شدت جريان رودخانه را مي‌‌توان به عنوان تنها عامل زهكشي در نظر گرفت. در حاليكه در نواحي كوچكتر، آب مازاد بوسيله‌ي جريان زيرزميني به سطوح كم ارتفاع‌تر خشك مي‌شود. در توازن آب ناحيه پست، اين آب را بايد براي تراوش آب در حال ورود محسوب كرد. توازن آب چنين ناحيه‌ي زيرين به صورت زير خواهد بود (تغيير را در آب ذخيره شده در نظر بگيريد= 0)

R (رسوب) E (تبخيرو تعرق) ـ D ( شدت جريان رودخانه )+ G (كسب از دست رفتن آب زيرزميني) = 0

در صورتي كه ناحيه‌ي زيرين متجانس باشد و رقمي معتبر براي E مهيا باشد، توازن آب را مي‌‌توان براي يافتن مقدار نشت مثبت يا منفي به كار برد. از اين مثال مي‌توان دريافت كه ناحيه استفاده شده براي توازن آب (وخاك) بايد شرايط هيدرولوژيك يكساني داشته باشد مثال سوم نم سنج خاك است كه اغلب براي مطالعه‌ي كامل توازن آب استفاده مي‌شود. اما براي كسب ارقام معتبر براي استفاده آب محصولات به كار مي‌رود. اگر آبياري را هم وارد موازنه كنيم به صورت زير خواهد بود:

R (رسوب) + I (آبياري) = E (تبخير و تعريق) + D (زهكشي) (تبخير در محتواي رطوبت خاك)

رسوب، آبياري و زهاب را مي‌توان به طور مستقيم در اين مورد اندازه‌گيري كرد، در حاليكه تغيير در محتواي خاك با سنجيدن كل قطعه‌ي خاك حاصل مي‌شود. تفاوت در چهار مولفه، مقدار آب تبخير و تعرق شده را حاصل مي‌كند. با بهره‌بري و تنظيم دقيق، نم سنج خاك ابزاري مفيد در برنامه‌ريزي پروژه‌ي آبياري است. مثال ارائه شده براي تاكيد بر اصل توازن آب (و خاك) است كه براي قطعات كوچك خاك عملي است. بايد در نظر داشت كه بيشتر اصطلاحات مستقل از يكديگر نيستند. آشكار است كه ـ به عنوان مثال موازنه‌ي آخر ـ آبياري بر ميزان تبخير و تعرق و ميزان آب زهكشي اثر مي‌گذارد. بنابراين نبايد موازنه‌ي توازن را با انتخاب اصطلاحات كم و بيش تصادفي حل كرد و سپس بقيه‌ را محاسبه كرد. وابستگي متقابل اصطلاحات در آن صورت از ميان مي‌رود. بررسي دقيق موقعيت واقعي هميشه قبل از قرار دادن اصطلاحات متفاوت در موازنه ضروري هستند. به اين دليل بايد از اصطلاحات جداگانه و روابط دو جانبه‌ي آنها آگاه بود. در مناطق لم يزرع مطالعه‌ي توازن آب به تنهايي اغلب براي بدست آوردن نتيجه‌ي نهايي كنترل آب در پروژه‌هاي آبياري به دليل تداخل نمك‌‌ها ناكافي است.

نمكهاي حل شدني عموماًَ با يكديگر با آب در خاك حركت مي‌كنند. در دامنه‌ي انتقالي از مايع به فاز بخار (تبخير و تعرق) به هر حال، تراكم نمك‌ها در لايه‌هاي بالايي خاك اتفاق مي‌افتد، در حاليكه تراكم در گياه از اهميت كمتري برخوردار است. در سطح معيني از تراكم، غلظت نمك در خاك براي گياه مضر است و فرو شست نمك ضروري است اين فرو شست به آب اضافي نياز دارد و بنابراين توازن آب را تحت تاثير قرار مي‌دهد. مي‌‌توان گفت مشكل شوري اساساً مشكل توازن آب است. در چنين مواردي علاوه بر توازن آب به توازن نمك نياز است. توازن نمك را بايد از توازن آب بدست آورد. مقادير آب درگير در توازن آب را بايد با غلظت هاي نمك ضرب كرد تا به مقادير ورودي و خروجي نمك رسيد. براي شرايط نمك و آب در بخش ريشه براي رشد محصول تعيين كننده هستند. بنابراين توازن آب و نمك منطقه‌ي ريشه را بايد از توازن لايه‌هاي عميق‌تر خاك جدا كرد. اين توازن به افتراق توازن آب و نمك در جهت عمودي مي‌رسد و توازن مناطق زير و بالاي سفره آب زيرزميني را بايد جداگانه در نظر گرفت و نشان دهنده‌ي بررسي جداگانه‌ي حركت آب و نمك در منطقه‌ي اشباع نشده‌ي خاك و حركت اصلي افقي در منطقه‌ي اشباع شده است به هر حال همانطور كه بعدها مشخص مي‌شود اين توازن‌ها روابط دو جانبه‌ي مهمي دارد. علاوه بر افتراق (مشتق‌گيري) توازن‌هاي آب و نمك نواحي زمين يا لايه‌هاي خاك ، دوره‌ي زماني كه توازن‌ها در نظر گرفته مي‌شوند نيز مهم است. طول دوره‌هاي توازن را بايد با توجه به نوع مشكل تحت بررسي انتخاب كرد. اغلب با دوره‌هاي توازن سالانه و بين آبياري برخورد مي‌شود همانند آنهايي كه به پيش بيني واكنش محصول براي كاهش يا افزايش خاك در نمك كمك مي‌كند. همانطور كه قبلاً بيان شد، نم سنج خاك به انتخاب دوره‌هاي بسيار كوتاه توازن كمك مي‌كند به نحوي كه استفاده‌ي آب محصول را مي‌توان براي دوره‌ي مطلوب كوتاه مدت رشد بررسي كرد.

براي استعمال توازن‌‌هاي آب و نمك در پروژه‌ي آبياري بايد دو موازنه را كه توازن آب و نمك را نشان مي‌دهند و شماري از پارامترهاي ناشناخته‌ي مجزا از هم را حل كرد. تنها برخي از اصطلاحات به عنوان مثال رسوب را مي‌‌توان مستقل در نظر گرفت. اگر تفكيك موازنه‌هاي توازن را بدست آورديد، ارقام براي ناشناخته‌ها استفاده مي‌شوند. اين ارقام از آزمايشات خاص; از دانش و تجربه‌ي فعلي يا بر مبني تخمين‌هاي نسبتاً صحيح ريشه مي‌گيرند. پس از خلاصه كردن جنبه‌هاي كلي توازن‌هاي خاك و آب درخواهيم يافت كه:

1ـ استفاده از توازن‌هاي آب و نمك، آگاهي از همه‌ي عوامل مربوط را كه باعث تغيير در مقادير آب و نمك مي‌شوند را ضروري مي‌سازد.

2ـ توازن‌هاي آب و نمك، عاملي را ارزيابي مي‌كنند كه به صورت مستقيم به دشواري تعيين مي‌شود.

3ـ مولفه‌هاي توازن مستقل از يكديگر نيستند، معمولاً تنها متغير مستقل، ميزان رسوب است.

4ـ توازن را بايد به يك ناحيه و يك لايه خاك با مشخصه‌ي متجانس هيدرولوژيكي محدود كرد.

5ـ دوره‌ي زمان توازن را بايد بر طبق نوع مشكل بررسي شده انتخاب كرد.

ب. آب و نمك

براي استعمال توازن‌هاي آب و نمك بايد از حالت آب در خاك و حركت نمك و احتياجات گياه آگاهي داشت. اگر چه در فصلهاي بعدي اين موضوعات را به طور كامل تشريح مي‌كنيم، در اينجا به صورت اجمالي درباره‌ي توازن‌ها، آب و نمك بحث مي‌كنيم.

1ـ آب در خاك (الف) آب زيرزميني

سفره‌ي آب زيرزميني در خاك، انتقال ميان خاك اشباع شده و اشباع نشده را تشكيل مي‌دهد. آب زيرزميني زير اين سطح، آب زيرزميني آزاد يا آب گرانشي است اگر آب بتواند به راحتي تحت نفوذ جاذبه حركت كند، گردش آب زيرزميني تحت اثر تفاوت در بار هيدروليك اتفاق مي‌افتد. اين تفاوت به علت تفاوت دربارش در يك چشم انداز بوجود مي‌آيد (شكل 1/2)

شكل 1/2 ، مقطع عرضي شماتيك چشم انداز با زمين كم ارتفاع (B) و مرتفع (A)

شكل 2/2 همانند شكل 1/2 با لايه‌هاي تراوا كمتر در (B)، آب زيرزميني محصور در C

1- ارتفاع نظير فشار مايعات آب محصور در C 2ـ ارتفاع نظير فشار مايعات در لايه‌ي نيمه تراوا

اگر در ناحيه‌ي مرتفع A باران زيادتر از ناحيه‌ي كم ارتفاع B باشد، سفره‌ي آب زيرزميني در A بيشتر از B خواهد بود و جريان مداوم در منطقه‌ي آب زيرزميني از A به B اتفاق مي‌افتد. مقدار جريان به نفوذ پذيري لايه‌ي خاك كه جريان در آن اتفاق مي‌افتد، ضخامت لايه‌ي تراواي بالاي لايه‌اي با نفوذ پذيري اندك، تفاوت در بار هيدروليك ميان دو نقطه و مسافت ميان اين نقاط بستگي دارد. شكل 1/2 مثالي از زهكشي طبيعي را معرفي مي‌كند. دانستن اندازه‌ي ميانه‌ي جريان تحت اين شرايط طبيعي در هنگام آبياري به دليل آشفتگي موقعيت توازن ميانه مهم است. اگر آبياري در A به كار رود. باعث افزايش سفره‌ي آب زيرزميني مي‌شود و بنابراين باعث افزايش تفاوت در راس هيدروليك ميان B,A و در نتيجه افزايش جريان آب زيرزميني مي‌شود. افت آبياري در A به عنوان آب تراوش كرده در B است و باعث افزايش در سفره‌ي آب زيرزميني مي‌شود. اگر در ناحيه كم ارتفاع از پروژه‌ي آبياري استفاده شود، باعث افزايش در سفره‌ي آب زيرزميني مي‌شود و مشكلات وخيمي را در بسياري از كشورها ايجاد مي‌كند. موقعيت زماني كه لايه‌ با نفوذپذيري كمتري در B (شكل 2/2) اتفاق بيافتد، پيچيده‌تر مي‌شود. در اين مورد سفره‌ي آب زيرزميني در B نسبت به مورد اول تشريح شده پايين‌تر خواهد بود. در لايه‌ي تراواي C آب به عنوان آب زير زميني محصور ارائه مي شود در نم سنجي كه در پايين C قرار گرفته، آب زيرزميني به سطح بالاتري از سفره‌ي آزاد آب در لايه‌ي نيمه ـ تراوا مي‌رسد. افزايش سطح آب زيرزميني در A (به عنوان مثال با آبياري) باعث افزايش فشار آب زيرزميني در لايه‌ي) و افزايش سفره‌ي آزاد آب زيرزميني در B مي‌شود. اگر تفاوت فشار ميان B,A قابل توجه باشد، تراوش در لايه‌ي نيمه‌ تراوا باعث مي‌شود كه آب زيرزميني تبديل به آرتزين [آب دهنده به دليل اختلاف ارتفاع كه باعث اختلاف فشار مي‌شود] شود و به سطح بالاتر از سطح خاك در B مي‌رسد همانطور كه در واحدهاي آفريقا و آسيا مشهود است. نوع ديگر ارتفاع نظير فشار مايعات در آب زير زميني زماني بوجود مي‌آيد كه رودخانه يا كانال زهكشي يا لوله‌هاي فاضلاب آب زيرزميني را قطع كنند.

شكل 3/2 مقطع عرضي زمين با كانال يا رودخانه كه در آب زيرزميني كنده مي‌شود.

پس از دوره‌ي باراني، سفره‌هاي آب زيرزميني بالاتر از سطح آب‌هاي آزاد در رودخانه يا كانال در نتيجه‌ي مقاومت جريان آب زيرزميني در خاك مي‌رسد. آب خاك تنها به تدريج خشك مي‌شود تا زمانيكه توازن ميان سطح آب زيرزميني و سطح آب آزاد حاصل مي‌شود. هر چه فاصله‌ي ميان رودخانه يا كانال كوچكتر باشد، آب با سرعت بيشتري خشك مي‌شود و آب زودتر در خاك يا آب يا كانال در سطح يكساني خواهند بود كه البته اصل زهكشي مصنوعي است.

ب) صعود مويينه

براي همه‌ي محصولات (به جز گياهان مردابي همانند برنج) آب و هوا در خاك حياتي هستند بسياري از گياهان نمي‌‌توانند به طور مستقيم از آب زيرزميني استفاده كنند اما آب را فقط از لايه‌هاي خاك بالاي منطقه آب زيرزميني به عقب مي‌كشد. آب در اين منطقه‌ي اشباع نشده (يا آبهاي سطحي) خاك نمي‌توانند به راحتي حركت كنند اما به نيروهاي اتصال كه از سطح ذرات ريز خاك بوجود مي‌آيند بستگي دارد. وقتي به دليل ساده انگاري، فضاهاي منفذ در خاك به عنوان مجراهاي كوچك يا مويينه به كار مي‌روند، نيروهاي مويينه يا سطحي باعث پر كردن مويينه‌ها در تماس آب زيرزميني با آب در ارتفاع‌هاي مختلف (H) بسته به شعاع مويينه (r) و كشش سطحي آب () مي‌شوند. هر چه مويينه باريك‌تر باشد، آب در ارتفاع بالاتري بالا مي‌رود. وقتي نيروهاي مويينه برابر با جاذبه (g) طبق H=2G/rg باشند به حالت توازن مي‌رسد. آشكار است كه پتانسيل مويينه با توجه به سطح آب زيرزميني را مي‌توان در طول يك ستون آبي بيان كرد. بنابراين، به عنوان مثال در سطح يك متري بالاي سفره‌ي زيرزميني، پتانسيل مويينه به cm100 ستون آبي با منافذي با اندازه‌هاي معين مي‌رسد. مويينه‌هاي عريض‌تر در طول كوتاهتر و مويينه‌هاي باريكتر در طول وسيعتر پر مي‌شوند. تحت شرايط توازن، آب حركتي نمي‌كند. اما تحت شرايط طبيعي، توازن به ندرت وجود دارد. به محض جدا كردن آب از منافذ خاك با تبخير يا تعريق، تفاوت بالقوه‌اي ايجاد مي‌شود كه باعث جريان به سمت بالا مي‌شود. براي سرعت جريان و بنابراين براي مقدار آبي كه در خاك در مدت خاص حركت مي‌كند، قطر منافذ اهميت زيادي دارد. بنابراين در فاصله‌ي زيادي (به عنوان مثال 3 يا 4 متر) بالاي سفره‌ي آب زيرزميني جاييكه تحت شرايط توازن تنها منافذ كوچك با آب پر مي‌شوند، عقب نشيني آب اكثراً از اين منافذ زير اتفاق مي‌افتند و سرعت جريان كوچك خواهد بود زيرا مقاومت جريان در اين منافذ بالا خواهد بود. در فاصله اندكي از سفره آب زيرزميني به عنوان مثال m1 يا كمتر منافذ بزرگتر با آب پر مي‌شوند و مقاومت جريان كم خواهد بود به نحوي كه عقب نشيني آب باعث سرعت بالاتر جريان نسبت به موارد قبلي مي‌شود. اين پديده افزايش جريان رو به بالاي مويينه كه به سطح آب زيرزميني نزديكتر است از اهميت بالايي در كشاورزي برخوردار است. اين بدان معناست كه وقتي سطح آب زيرزميني نزديك سطح خاك است جريان مويينه آب به لايه‌هاي بالاي خاك در اصل به راحتي امكان دارد. در مناطق نيمه مرطوب و مرطوب اين حركت آب مويينه در تامين آب به گياهان سودمند است اما در مناطق لم يزرع چنين مشاركت انتقال آب زيرزميني به لايه‌هاي بالاي خاك معمولاً باعث مشكلات وخيم شوري مي‌شود. مخصوصاً هنگامي كه محتواي نمك آب زيرزميني بالا باشد. استخراج آب بوسيله تبخير و تعرق باعث تراكم نمك در خاك مي‌شود. وقتي منطقه‌ي ريشه‌اي خاك با تبخير و تعرق خشك مي‌شود تنها ظريفترين مويينه‌ها و منافذ با آب پر شده‌اند در منافذ عريض‌تر آب با هوا جايگزين مي‌شود به استثناي ورقه‌اي نازكي از آب به روي جداره‌ها كه با نيروهاي جذب كننده‌ي قوي نگه داشته شده‌اند و در دسترس گياه قرار ندارند. در لحظه خاص آب موجود در منافذ بسيار كوچك آنقدر به شدت نگه داشته مي‌شوند كه در دسترس گياه قرار نمي‌گيرد و به آن نقطه ويليتگ (Wilting) جائيكه فشار آب بسته به نيروهاي اتصال به بيش از 115 اتمسفر مي‌رسد يا به مكش مويينه‌اي بيشتر از 150 متر از ستون آب مي‌رسد. در چنين موقعيتي حركت مويينه‌هاي آب معمولاً در نظر گرفته نمي‌شود زيرا مقاومت جريان بسيار بالاست