حجت قربانی واقعی


علمی- پژوهشی

ویژگی‎های کمی و کیفی کپسول های رسی زیرسطحی

 

ویژگیهای کمی و کیفی تامین رطوبت زیرسطحی با کپسول های رسی زیرسطحی

قطعات سفالی نوعی از لوله‌های رسی متخلخل هستند (بینبریج، 2001) که به دلیل ایجاد رطوبت ظرفیت زراعی در پای ریشه گیاهان، امکان استفاده بهینه از آب آبیاری را فراهم می‌سازند. در قدیم این قطعات به شکل کوزه‌های خمره‌ای و بزرگ ساخته می‌شد و آب باران از طریق مجرایی وارد آن می‌گردید. در حالی که امروزه روش آبیاری با قطعات سفالی به شکل کپسول‌های رسی متخلخل انجام می شود. کپسول‌های رسی متخلخل نوعی از قطعات سفالی با ابعاد کوچکتر هستندکه رویکرد‌ جدیدی در تامین رطوبت خاک از قطعات سفالی برای مزارع کوچک و متوسط مقیاس مناطق خشک و نیمه خشک به ویژه برای گیاهان با نیاز آبی پایین به وجود آورده است.

مزایای این روش نسبت به سیستم آبیاری قطره ای سطحی

  1. تمامی لوله های انتقال و توزیع آب در زیر خاک مدفون هستند و امکان شخم تا عمق 30 سانتی متری حتی در پای ریشه گیاهان مقدور است.

  2. به دلیل خشک ماندن بخش 10 سانتی متری فوقانی خاک به مرور زمان از گسترش و توسعه علف های هرز کاسته خواهد شد. (کاهش هزینه کارگر در کنترل علف هرز)

  3. بدون کمک سیستم های کنترل دیجیتالی، قابلیت تامین رطوبت خاک در حد ظرفیت زراعی به طور هوشمند را دارد.

  4. مقدار آب مصرفی آن حداقل 30 درصد کمتر از روش آبیاری قطره ای سطحی است و بر حسب نوع گیاه امکان کاهش مصرف بیشتر نیز وجود خواهد داشت (کاهش هزینه خرید آب).

  5. برای تامین نیاز آبی گیاهان مناطق خشک و نیمه خشک که میزان تبخیر در آن 4000-2000 میلی متر در سال است یک راه کار فوق العاده اساسی برای مبارزه با بحران آبی است.

  6. این قطعات در فشار های هیدروستاتیکی 300-25 کیلوپاسکال کارایی دارند و در فشار های کمتر و بیشتر از آن استفاده از آنها در شرایط باغی توصیه نمی شود.

هزینه ها

الف هزینه اجرای سیستم آبیاری زیرسطحی سفالی

اگر مساحت باغ یک تا 4 هکتارباشد: به ازای هر هکتار باغ با 400 اصله درخت و با فرض فراهم بودن آب در سر زمین بدون احتساب هزینه سیستم فیلترینگ فیزیکی و شیمیایی هزینه احداث سیستم آبیاری زیرسطحی سفالی  معادل70 میلیون ریال برآورد می شود

اگر مساحت باغ  4 تا  هشت هکتار باشد : به ازای هر هکتار باغ با 400 اصله درخت و با فرض فراهم بودن آب در سر زمین با احتساب سیستم فیلترینگ فیزیکی و شیمیایی هزینه احداث سیستم آبیاری زیرسطحی سفالی  معادل70 میلیون ریال برآورد می شود.

در مساحت های بیشتر از هشت هکتار هزینه کل احداث سیستم آبیاری زیرسطحی در هر هکتار متناسب با سطح کار کمتر خواهد شد.

ب- هزینه قطعات سفالی

نام قطعه و کد آن

قیمت (ریال)

کپسول رسی 12*3.5 سانتی متری- GBN

18000

کپسول رسی 6*3.5 سانتی متری- GB

1000

کپسول رسی 3*3.5 سانتی متری- GN

8000

کپسول رسی 20*5 سانتی متری-BH1

30000

 کپسول رسی 50*5 سانتی متری-BH2

50000

 

   + حجت قربانی واقعی - ۱٠:٥۱ ‎ق.ظ ; ۱۳٩٢/۱۱/۱۳

آبیاری زیر سطحی با کپسول‌های رسی متخلخل

در راستای توسعه آبیاری زیر سطحی خاک‌های شمال شرق کشور  در حدود یک هکتار از باغ مرکبات واقع در روستای غلام آباد  شهرستان کردکوی، یک هکتار باغ مرکبات - آلو در روستای یساقی شهرستان کردکوی و یک هکتار از باغ زیتون شرکت رضوان امداد گلستان واقع در روستای چپرقویمه شهرستان گنبد کاووس تحت پوشش آبیاری میکرو زیر سطحی از نوع سفالی با کپسول‌های رسی متخلخل  و قطره‌ای سطحی قرار گرفت. اهدف از اجرای این طرح مقایسه میزان آب مصرفی و بررسی رشد و عملکرد گیاهان در دو روش آبیاری سطحی و زیرسطحی می‌باشد. 

برای تهرانی‌ها و کسانی‌که دسترسی آنها به تهران بیشتر از استان گلستان است توصیه می‌شود طرح پایلوت آبیاری میکرو زیر سطحی سفالی در باغ انگور دانشکده کشاورزی دانشگاه تربیت مدرس واقع در  کیلومتر 17 آزاد راه تهران-کرج بلوار پژوهش  را بازدید نمایند.

   + حجت قربانی واقعی - ٢:۳٩ ‎ب.ظ ; ۱۳٩۱/٦/۱۸

دعوت به همکاری

از دانشجویان کارشناسی ارشد و دکتری که تمایل دارند تز و یا رساله خود را روی قطعات سفالی بگذرانند دعوت به همکاری می شود. این همکاری شامل خدمات علمی-پژوهشی اعم از راهنمایی، مشاوره و  نیزتامین کپسول‌های رسی متخلخل مورد نیاز تحقیق می باشد. متقاضیان به مدیر وبلاگ ایمیل کنند.

   + حجت قربانی واقعی - ٩:٤٠ ‎ق.ظ ; ۱۳٩۱/٢/۱٠

خبرگزاری‌ها

   + حجت قربانی واقعی - ۳:٥۱ ‎ب.ظ ; ۱۳٩٠/۸/۳

چکیده مقالات 2

 

ارزیابی کارایی مدل‌های AOGCM در شبیه‌سازی داده‌های اقلیمی بندرانزلی

 حجت قربانی واقعی، علیرضا مساح، حسینعلی بهرامی،

سومین کنفرانس منابع آب ایران

 

چکیده

شبیه‌سازی داده‌ها در مدل‌های AOGCM موجب تشخیص کمی تغییرات اقلیم در دوره‌های آتی می‌شود. لذا لازم است کارایی هریک از مدل‌های AOGCM در دوره پایه مورد بررسی قرار گیرد. در این تحقیق به بررسی روند تغییرات بارندگی و دمای سالانه ایستگاه هواشناسی سینوپتیک بندر انزلی در  مدل‌های HadCM3، CSIRO، CGCM، CCSR NISE و GFDL در دوره پایه 1990-1961 پرداخته شده است.  برای ارزیابی اعتبار مدل‌ها، از تحلیل خطاهای باقی‌مانده استفاده شده است. نتایج نشان می‌دهد که مدل GFDL نسبت به سایر مدل‌ها از کارایی بهتری در شبیه‌سازی داده‌های دمای سالانه برخوردار است. هم چنین هیچ یک از این مدل‌ها نتوانسته است شبیه‌سازی قابل قبولی از داده‌های بارندگی سالانه ارایه دهند.

 

کلمات کلیدی: بارندگی، دما، تغییر اقلیم، مدل‌های AOGCM، بندر انزلی

   + حجت قربانی واقعی - ۱۱:٤٦ ‎ب.ظ ; ۱۳٩٠/۸/۱

فرق مدل‌های ماکروسکوپیک و میکروسکوپیک چیست؟

کمیت‌هایی که جزئیات رفتار تک تک مولکول‌ها را برای بررسی یک پدیده مورد استفاده قرار می‌دهند، کمیت‌های میکروسکوپیک نامیده می‌شود. به عنوان مثال، دمای یک لیوان آب که در دمای اتاق به تعادل گرمایی رسیده است، ثابت می‌ماند: در حالی که مولکول‌های تشکیل‌دهنده‌ی آن پیوسته به اطراف حرکت می‌کنند و سرعتشان تغییر می‌کند. برای بررسی حرکت و رفتار مولکول‌های آب از کمیت‌های میکروسکوپیک بهره می‌برند. اما در بسیاری از علوم مهندسی جزئیات رفتار تک تک مولکول‌ها مورد نظر نیست. و رفتار یک پدیده غیر خطی و پیچیده را می‌توان بر حسب کمیت‌های ماکرسکوپیک مدل نمود. کمیت‌های ماکرسکوپیک کمیت‌هایی هستند که وضعیت پدیده را در مقیاس بزرگ توصیف می‌کنند. یکی از علومی که از این نوع کمیت‌ها به نحو مطلوبی در پیش‌برد اهدافش استفاده می‌کند، علم ترمودینامیک است. در این علم، رفتار پدیده‌ها بر حسب فشار، دما، گرما و گرمای ویژه توصیف می‌شود و مدل‌هایی که به بیان چگونگی رفتار این پدیده‌ها ارائه‌ می‌شود مدل‌های ماکروسکوپیک گفته می‌شود.

   + حجت قربانی واقعی - ۳:۳٥ ‎ب.ظ ; ۱۳٩٠/٧/٢٠

علایق کاری در دانشگاه

1- مطالعه بر روی چگونگی استقرار پوشش گیاهی در اراضی شیب دار در راستای کاهش فرسایش خاک

2- ایجاد و بکارگیری فناوری‌های نوین در تامین رطوبت مورد نیاز گیاهان

3- مدلسازی فرسایش خاک با تئوری فازی و شبکه عصبی متناسب با خصوصیات اقلیمی و ژئومورفولوژی کشور ایران

4- مطالعه برروی بهبود خصوصیات فیزیکی خاک‌ها در راستای کاهش رواناب

   + حجت قربانی واقعی - ۳:٤٠ ‎ب.ظ ; ۱۳٩٠/٥/٢٥

چکیده مقالات

Fuzzy Modeling of Soil Water Distribution Using Buried Porous Clay Capsule Irrigation from a Subsurface Point Source
Hosein Ali Bahrami1, Hojjat Ghorbani Vaghei1 , Parvin Alizadeh2,
Farzin Nasiri3, and Zana Mahallati1
1-Department of Soil Science at Tarbiat Modares University (TMU), Tehran, Iran
2-Department of Ceramic at Tarbiat Modares University (TMU), Tehran, Iran
3-Department of Civil engineerng at Tarbiat Modares University (TMU), Tehran, Iran

Sensor Letters, Vol 8. 2010

Water distribution in soil is important for the design, operation, and management of irrigation system for arid and semi-arid regions. The present paper has attempted to estimate the wetted radius and vertical depth from Buried porous clay capsule irrigation using fuzzy model. A fuzzy reasoning algorithm is used to define the relationship between the saturated hydraulic conductivity, discharge, porosity, water volume applied and hydrostatic pressure head and the surface wetted radius and vertical depth. Singleton fuzzyfier, minimum Mamdani inference engine and centriod defuzzyfier are selected to determine soil water distribution using observed data of calcareous soil with clay loam texture in TMU. To obtain porous clay capsules with different discharge, we mixed 200, 400, 600 and 800 gram fine sand per kilogram clay loam and then baked porous clay capsules about 900 0C temperatures in a kiln. Water discharge from porous capsules included 200, 400, 800, 1200, and 2000 (cm3/hr) in 2.5 meter hydrostatic pressure head. The surface wetted radius and vertical depth values of this model were also compared in the field by the analysis of residual errors. The results show a significant relation between measurement and estimation of the surface wetted radius and vertical depth of wetted zone. Also results shows that the wetted radius and vertical depth values in 2.5 meter pressure with low discharge were about 13.5 and 22 centimeter, respectively. These parameters were 14 and 45 centimeters with high discharge, respectively.
Keywords: Discharge, Fuzzy Sets and Systems, Hydraulic Conductivity, Hydrostatic Pressure, Porous Clay Capsule, Soil Wetted Pattern.

ویژگی‌های‌‌ هیدرولیکی کپسول‌های رسی متخلخل و تاثیر آن بر توزیع رطوبت خاک

مجله پژوهش آب ایران

چکیده

 یکی از روش‌‌های سنتی ‌تامین رطوبت خاک در مزارع کوچک و متوسط مقیاس مناطق خشک و نیمه خشک استفاده از کپسول‌های رسی متخلخل است. ویژگی‌های هیدرولیکی کپسول‌های رسی متخلخل تحت تاثیر نوع رس، درصد رس، درصد شن، میزان آهک، ضخامت دیواره کپسول‌های رسی، دمای پخت، زمان پخت و فشار هیدروستاتیکی قرار دارد. تحقیق حاضر به ارزیابی هدایت هیدرولیکی و آبدهی اشباع کپسول‌های رسی متخلخل متاثر از دمای پخت، زمان پخت و فشار هیدروستاتیکی پرداخته است. ماده اولیه در ساخت کپسول‌های رسی متخلخل، از خاک‌ آهکی روستای نصرآباد گرگان است که با افزودن 0، 200، 400، 600 و 800 گرم شن نرم در هر کیلوگرم این خاک به ترتیب کپسول‌های رسی متخلخل گرگان-0، گرگان-200، گرگان-400، گرگان-600، و گرگان-800 ساخته شد. نتایج تحقیق نشان داد که زمان بهینه پخت کپسول‌های رسی متخلخل با افزایش دمای پخت کاهش یافت. همچنین آبدهی کپسول‌های رسی با افزایش دمای پخت افزایش نشان داد. رابطه بین فشار هیدروستاتیکی و آبدهی قطعات سفالی پخت شده در دمای 980 درجه سانتی‌گراد نشان می‌دهد که این رابطه برای کپسول‌های رسی گرگان-0 و گرگان-200 خطی و برای گرگان-400، گرگان-600 و گرگان-800 غیر خطی است. در حالی که شکل خیسیدگی در خاک از چنین قطعاتی به علت آبدهی کم تقریبا کروی است.

کلمات کلیدی: خاک آهکی، دمای پخت، زمان پخت، فشار هیدروستاتیکی، کپسول رسی متخلخل.

 

A New Method for Determining the Soil Erodibility Factor

Based on Fuzzy Systems

H. A. Bahrami1, H. G. Vaghei2*, B. G. Vaghei3, N. Tahmasbipour4

and F. Taliey-Tabari5

J. Agric. Sci. Technol. (2005) Vol. 7: 115-123

ABSTRACT

Determination of the soil erodibility factor (K-factor) is a cumbersome and expensive undertaking in the effort to predict the soil loss rates. The percentage of soil particles less than 0.1 mm in diameter, the percentage of organic matter, the structural as well as the textural class and permeability are the most important factors constituting the soil erodibility factor. Various methods of direct measurement for indirect prediction using models have been introduced so far for the measurement of K- factor. Using the new topics in information technology, in particular the fuzzy system including the Mamdani Inference Engine, Singleton Fuzzyfier and Centriod Defuzzyfier can determine the soil erodibility factor. The K values obtained with this method were compared with those of USLE method. Over 394 samples based on the Wischmeier nemograph as a database were included in this research work by using the fuzzy system. Using some actual data in the fuzzy system and comparing it with the K values attained with the USLE model by calculation of the regression coefficient, the applicability of this system was revealed.

Keywords: Fuzzy systems, RUSLE model, Soil erodibility, USLE model.

 

 

Improving the physical and hydraulic properties of porous clay capsules from a subsurface point source

 Hojjat Ghorbani vaghei*a, HoseinAli Bahramia, Parvin Alizadehb, Farzin Nasiri Saleh c, Zana Mahallatia

 

Twin International Conferences on

Geotechnical & Geo-Environmental Engineering

and Ground Improvement Techniques

in Seoul, Republic of Korea.

 

Abstract

Buried porous clay capsule irrigation is one of the most important efficient traditional methods for small farms in many arid and semi-arid regions. Lack of understanding of how soil water content distributions are affected by the unsaturated soil hydraulic properties and the physical and hydraulic properties of porous clay capsule have sometimes resulted in suboptimal management and low water-use efficiency. The present paper has attempted to improve the physical and hydraulic properties of porous clay capsules produced from Gorgan calcareous soil with clay loam texture. Porous clay capsules with different discharge were made with soil amended with 200, 400, 600 and 800 gram fine sand per kilogram and fired in two temperatures about 600 and 980 0C at kiln. Water discharge and soil water distribution of porous clay capsules were measured in 10, 25, 50, 80, 100 kPa of hydrostatic pressure by discharge-pressure automation instrument. Results showed a significant relationship between discharges of porous clay capsules and sand mixed in raw soil. The discharge of baked porous clay capsules in 9800C is more than the discharge of baked porous clay capsules in 6000C. Salient features of the approach and the results of the study are also presented in this paper.  

 Keywords: Calcareous soil of Gorgan, Fine sand, Hydraulic properties, Porous clay capsule, baked temperature.

 

 

   + حجت قربانی واقعی - ٦:۳۸ ‎ب.ظ ; ۱۳۸٩/۱۱/٢٧

آیا رطوبت زیر سطحی خاک با قطعات سفالی برای سبزیجات و صیفی‌جات مقرون به صرفه است؟

آبیاری به روش سفالی یک روش قدیمی است که در آن قطعات سفالی در زیر خاک قرار داده می‌شوند.   این روش تنها برای مزارع کوچک مناطق خشک و نیمه خشک جهان و البته برای کشاورزان با درآمد پایین در چنین مناطقی توصیه می‌شود. در ایران دیده شده است که از این روش برای کشت سبزیجات و صیفی‌جات استفاده کرده‌اند. لازم به توضیح است که این روش در چنین مواردی مقرون به صرفه نیست. بهترین کاربرد این روش برای گیاهان با نیاز آبی پایین و هم چنین درختچه‌ها، بوته‌ها و درختان است به عبارت دیگر  این روش درحال حاضر تنها برای چنین مواردی قابل توصیه و دفاع از منظر اقتصادی خواهد بود و الباقی تلاش‌ها در خارج از این محدوده  تنها از جنبه تحقیقی قابل چشم پوشی است. از آنجا که کارایی مصرف آب در این روش بالاست توصیه می‌شود محققین جوان برای احیای مجدد این روش همت کنند. البته احیای این روش تنها با حمایت‌های مالی دست‌اندرکاران بخش کشاورزی -دولتی و خصوصی- ممکن خواهد بود.

   + حجت قربانی واقعی - ٢:٠۱ ‎ب.ظ ; ۱۳۸٩/٥/۱

پروپوزال رساله دکتری حجت قربانی واقعی (نمون‌‌سازی خصوصیات هیدرولیکی و توزیع رطو

 

کشور ایران در منطقه خشک و نیمه خشک واقع شده است و عمده نیاز آبی گیاهان از منابع آب زیر زمینی تامین می‌گردد. عدم مدیریت صحیح در مصرف منابع آب زیر زمینی موجب کاهش سطح آب زیر‌زمینی و افزایش تجمع نمک در سطح خاک و شور شدن بسیاری از خاک‌های کشور شده است. ایجاد رطوبت بهینه و جلوگیری از هدرروی آب به طریق نفوذ عمقی و همچنین کاهش تلفات آب ناشی از تبخیر از سطح خاک از جمله مسایلی است که دانشمندان را بر آن داشته است تا به ارائه روش‌های جدید و مقرون به صرفه در مدیریت صحیح آب آبیاری دست بزنند ((Jiusheng et al., 2004 : Siyal and Skaggs, 2009. تحقیقات متعددی در مورد این مساله انجام شده است ولی تحقیقی که تلفیق مدیریت آب و خاک در راستای تامین رطوبت بهینه خاک در حد آب قابل استفاده خاک و تامین آب در محدوده‌ی رشد ریشه‌ها و جلوگیری از اتلاف آب به صورت نفوذ عمقی از ناحیه رشد ریشه‌ها در آن لحاظ شده باشد، نادر است.

در سالیان اخیر رویکرد گسترده‌ای به سمت استفاده مجدد از سفال برای طراحی روش‌های بهینه در تامین رطوبت خاک ایجاد شده است. سابقه استفاده از سفال در تامین آب مورد نیاز گیاه به بیش از هزار سال بر می‌گردد و در حال حاضر نیز در بسیاری از کشور‌های واقع در کمربند خشک و نیمه خشک به صورت انفرادی و یا سیستماتیک از آن استفاده می‌شود.  امروزه هنوز هم در بخش‌هایی از ایران، پاکستان، هند، اردن و چند کشور آفریقای جنوبی این روش مشاهده می‌شود (Bainbridge, 2001). اما تاکنون روش قابل قبول که پاسخگوی منتقدان علمی و هم مورد اقبال کشاورزان و نیز از نظر اقتصادی قابل دفاع باشد، عرضه نشده است. وزن زیاد، اندازه‌ بزرگ، شرایط حمل و نقل و کارگذاری نسبتا وقت‌گیر و سخت آن در اراضی از دلایل عمده‌ی عدم تمایل کشاورزان و مسئولان در استفاده و ترویج این روش می‌باشد (Abu-Zreig et al., 2006).

این تحقیق بدنبال آن است تا با طراحی و ساخت قطعات سفالی کوچک با قابلیت‌ تراوایی متفاوت امکان احیای مجدد سیستم آبیاری سفالی را در راستای تامین رطوبت بهینه خاک در حد ظرفیت زراعی فراهم آورد. عوامل زیادی در میزان تراوایی قطعات نقش دارند. نوع رس، ضخامت دیواره قطعات، درصد رس، درصد شن، درجه حرارت پخت، میزان آهک و زمان پخت در قطر خلل و فرج محیط متخلخل قطعات سفالی موثر است. لذا این عوامل بر میزان تراوش قطعات سفالی نیز موثر خواهند بود)  Bainbridge, 2001: Abu-Zreig and Atoum, 2004: Abu-Zreig et al., 2006: Al-Amireh, 2006: Freyburg and Schwarz, 2007(علاوه‌ بر این فشار هیدروستاتیکی و تبخیر و تعرق نیز میزان تراوش قطعات سفالی را تحت تاثیر قرار می‌دهد. این تحقیق برای کاربردی کردن آبیاری سفالی در مزارع و درختان بوته‌ای و جلوگیری از مصرف زیاد آب در هر بار آبیاری قصد دارد تا با تغییر عوامل موثر بر آبدهی قطعات سفالی به قطعاتی با دبی‌های متفاوت دست یابد.  منطقه توسعه ریشه گیاهان متفاوت است لذا باید الگوی توزیع رطوبت قطعات سفالی از پیش مشخص و متناسب با الگوی توسعه ریشه گیاهان باشد. لذا بررسی توزیع رطوبت از قطعات در آبدهی‌های متفاوت یکی دیگر از اهداف مورد نظر در این تحقیق می‌باشد. در نهایت برای نشان دادن اهمیت موضوع کارایی آب قابل استفاده گیاه خیار نسبت به روش‌ آبیاری قطره‌ای سطحی (روش رایج) در گلخانه‌ مورد بررسی و مقایسه قرار می‌گیرد. 

  الف) تغییر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک‌‌های رسی در دما‌های زیاد

با افزایش دما از میزان آب موجود در منافذ خاک و نیز آب ساختاری کانی‌های رسی کاسته می شود (Newman, 1987 : Jordan et al., 2008). مطالعات مونتریو و وییرا (Monteiro and Vieira, 2004) در چهار نوع رس کائولینیتی، کائولینیتی- ایلایتی، اسمکتایت و رس ژلنایت کربناتی در دما‌های مختلف نشان می‌دهد که بیشترین مقدار کاهش رطوبت در رس کائولینیت است. درصد آبزدایی در کانی‌های  رسی هالوسیت وکائولینیت در دما‌های بیش از 500 درجه سانتی‌گراد به شدت افزایش ‌می‌یابد. در حالی‌که در کانی‌های رسی 2:1 مانند ایلیت و مونت‌موریولونیت، روند آبزدایی به صورت پیوسته و صعودی با افزایش دما افزایش نشان می‌دهد.

مطالعات محققان نشان داده است که افزایش دما به دلیل تغییر ساختار کانی‌های رس باعث تغییر قطر خلل و فرج خاک می‌شود ( خدابخش، 1382 :Hajjajiet al., 2001; Monteiro and Vieira, 2004). هم چنین مطالعات آنها نشان می‌دهد که تغییر محتوای فاز کانی‌ها، ویژگی‌های تکنیکی و ساختار واحد سلولی کانی‌های رسی در طول پختن به طور ویژه متأثر از ترکیب مواد خام، زمان و دمای پخت قرار دارد. در رس‌های کائولینیتی، با افزایش دمای پخت، متوسط توزیع اندازه قطر منافذ، از 03/0 میکرومتر در دمای 800 درجه سانتیگراد به 8/0 میکرومتر در دمای پخت 1200 درجه سانتی‌گراد گسترش می‌یابد (Monteiro and Vieira, 2004).

در تحقیقی به بررسی تاثیر حرارت بر روی خصوصیات فیزیکی خاک رس کائولینیت تحت دماهای مختلفی از 100 تا 800 درجه سانتیگراد از قبیل حدود روانی و خمیری، توده ویژه، مقاومت تک محوری مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج نشان می‌دهد حدود روانی، خمیری و توده ویژه آن با افزایش دما، کاهش می‌یابد و مقاومت تک محوری آن افزایش می‌یابد. این نوع رس تحت اثر حرارت زیاد (بیش از 500 درجه) خواص چسبندگی خود را به کلی از دست می دهد (عربانی و همکاران، 1385).

شایان ذکر است وجود ترکیبات ثانویه در خاک های رسی مثل کربنات‌ها گچ، آهن، اکسید تیتانیون موجب تغییر قطر منافذ در سفال می‌گردد(ویسه، 1373). بررسی مطالعات تخلخل در آجرها در دمای پخت بین 700 تا 1100 درجه نشان داده است که حضور یا غیاب کربنات‌ها به شدت روی گسترش تخلخل و درجه استحکام تأثیر دارد. پخت آجرهای محتوی رس‌های خام کربناتی در دمای 800- 1000 درجه سانتیگراد، موجب افزایش اندازه منافذ کوچکتر از 1 میلی‌متر می‌شود (Bouzza et al., 2007: Zentar et al., 2009). زیرا کربنات‌ها در دمای بالا تخریب شده و گاز دی‌اکسید کربن از خود آزاد می‌سازند. ماده بجامانده از تخریب کلسیت، آهک زنده نامیده می‌شود که در جوار آب به سرعت واکنش داده و آهک مرده بجا می‌گذارد دولومیت‌ها نیز رفتاری شبیه کلسیک‌ها از خود بجای می‌گذارند. (ویسه، 1373:Cultrone et al., 2004).

 برای کاهش میزان تخلخل سازها و افزایش استحکام آنها توصیه می‌گردد در صورت امکان از خاک‌های کمتر از 5 درصد آهک استفاده شود و یا به ترکیب رس خام (Raw clay) ضایعات و خاکه‌‌های پخته‌شده و بجا‌مانده از پخت قبلی اضافه گردد. حسن اضافه کردن ضایعات پخته‌شده در آن است که با آتش خوری مجدد، مینرالوژی این مواد تغییر نیافته و تغییر حجم مشاهده نمی‌شود (Schmitz et al., 2004: Freyburg and Schwarz, 2007; Pontikes et al., 2009).

 

 

ب) سوابق تحقیق در طراحی و ساخت قطعات سفالی و ضرورت آن

میزان آبدهی نازل‌ها باید متناسب با نرخ برداشت آب توسط تبخیر و تعرق صورت گیرد تا از هدر رفت آب به لایه‌های زیرین جلوگیری شود ((Neelam and Rajput, 2008.  مطالعات محققان نشان داده است که مساحت، قطر، عمق خیسیدگی و زمان آبیاری از اهمیت ویژه‌ای در آبیاری از منبع تغذیه نقطه‌ای برخوردار است (میرزایی، 1386: Qiaosheng et al., 2007 : Siyal and Skage, 2009).

تلاش‌های صورت گرفته برای شناسایی و معرفی فاکتور‌های موثر بر خروج آب از قطعات سفالی در سطح بین‌المللی محدود است (Stein, 1997: Abu-Zreig and Atoum, 2004: Abu-Zreig et al., 2006). آبدهی قطعات سفالی تحت تاثیر هدایت هیدرولیکی، ضخامت دیواره، مساحت سطح ، نوع خاک، نوع گیاهان زراعی و نرخ تبخیر و تعرق قرار دارد. مهمترین فاکتور تاثیر‌گذار در نرخ خروج آب از قطعات سفالی، هدایت هیدرولیکی اشباع است (Abu-Zreig and Atoum, 2004: Abu-Zreig et al., 2006). استین (1997) دریافت که مساحت سطح و نوع مواد و فرآیند تولید پیتچر‌ها موجب تغییرات متنوع در مقدار هدایت هیدرولیکی می‌گردند (Stein, 1997).نتایج آزمایشات ابوزریگ و اتوم (Abu-Zreig and Atoum, 2004) نشان می‌دهد که با افزایش دمای آب بر میزان هدایت هیدرولیکی قطعات افزوده می‌شود.

مطالعات باستانی در ایران تنها مدرک مستند در آبیاری زیر‌زمینی توسط لوله‌های سفالی است (باستانی، 1382). باستانی با جمع آوری خاک‌های مختلف آجرپزی در نقاط مختلف ایران و پخت آنها در 16 دمای متفاوت، میزان آبگذری، تخلخل و مقاومت مکانیکی لوله‌های سفالی را اندازه‌گیری نموده است و با آزمایشاتش نشان داده است که می‌توان فرمول یا رابطه‌ای برای میزان و چگونگی ترکیب مواد جهت نیل به لوله‌های سفالی با آبدهی‌‌های مشخص ارایه نمود. اما مستندات علمی بیشتری در مجلات از کار‌های ایشان به چاپ نرسیده است.  

 

     ج) سوابق تحقیق در خصوص کاربرد قطعات سفالی در کشاورزی و منابع طبیعی

مطالعات بسیاری در زمینه آبیاری زیر سطحی گیاهان با انواع لوله‌ها و قطره‌چکان‌های پلاستیکی صورت گرفته است. آبیاری گیاه گوا (Guava)به روش زیر سطحی موجب صرفه‌جویی 18 درصدی در مصرف آب آبیاری نسبت به روش سطحی شده است ( Chauhan, 2006). در محصول باقلا با کارگذاری سیستم زیر سطحی آبیاری در عمق 70 سانتی‌متری از سطح زمین افزایش عملکرد مشاهده شده است (Hutmacher et al., 1996). این افزایش عملکرد برای محصول پنبه نیز توسط کمپ و همکارانشان بیان شده است (Camp et al., 1997). اما مطالعات در خصوص استفاده از لوله‌های سفالی در سیستم آبیاری زیر سطحی محدود است و توجه خاصی از سال 2000 به بعد به این روش نشان داده شده است. تنظیم خودکار آب مورد نیاز گیاهان توسط قطعات سفالی نسبت به آبیاری قطره‌ای کارایی آن را قابل توجه ساخته است ( .(Abu-Zreig et al., 2006 قطعات سفالی همانند قطره چکان‌ها حساس به گرفتگی نیستند. البته آنها هم بعد از سه الی 4 فصل زراعی ممکن است مسدود گردند که توسط گرما دهی مجدد قابل احیا می‌باشند (باستانی، 1382 : Bainbridge, 2001).

سیستمآبیاری سفالی در اراضی خشک مناطق هند، پاکستان و آمریکای لاتین هنوز به طور محدود دیده می‌شود. در این اراضی دامنه وسیعی از مرکبات و درختان آجیلی کشت شده‌اند. در ایران اگر چه سابقه‌ی استفاده از سفال به بیش از هزار سال بر می‌گردد اما در چند سال اخیر اقدام موثر و قابل ذکری که فراتر از استفاده از قطعات سفالی به صورت خودجوش و انفرادی آنهم برای کاشت محصولات خاصی نظیر هندوانه در برخی از نواحی صورت نگرفته است. در دو دهه اخیر دو حرکت به موازات هم در وزارت جهاد سازندگی و وزارت کشاورزی سابق صورت پذیرفته بود و در مقاطعی هم به شدت مورد توجه رسانه‌ای قرار گرفت ولی با عدم اقبال مواجه شد و به سردی و افول گرایید. اما همچنان از طرف ابداع کنندگان آبیاری برخی کشت‌ها بدین روش ادامه دارد.

کارایی مصرف آب در این سیستم به عوامل زیادی چون نوع خاک، نوع گیاهان زراعی مدیریت کنترل علف‌های هرز و اقلیم بستگی دارد. نتایج تحقیقات در عملکرد اراضی تحت کشت هندوانه در هند موید آن است که عملکرد تولید در سیستم سفالی 25 تن بر هکتار است در حالی که در مقایسه با آبیاری غرقابی میزان تولید به مقدار 8 تن بر هکتار کمتر است. در این مقدار کاهش تولید به میزان 2400 متر مکعب آب صرفه‌جویی شده است   در تحقیق دیگری بر روی گیاه ذرت نشان داده شده است که میزان آب مصرفی به روش سفالی 1/0 مقدار آب به روش رایج در مزارع ذرت کالیفرنیا است. در عملکرد گیاه خیار با این روش 54 مترمکعب آب صرفه جویی شده است (Bainbridge, 2001).

آزمایشات و تجربیات بدست آمده از هند و کنیا نشان می‌دهد که قطعات سفالی نسبت به سایر روش‌‌های متداول آبیاری از کارایی بهتری در خاک‌های شور برخوردار هستند. زیرا نمک را از اطراف ناحیه‌ی ریشه گیاهان می‌زداید. شایان ذکر است آندسته از قطعاتی که در دمای پایین پخت شده‌اند برای این دسته از‌خاک‌ها مناسب نیستند زیرا واکنش‌های شیمیایی بین آنها رخ می‌دهد(Alemi, 1980).

قدرت جوانه‌زنی بذور در روش سفالی نسبت به سایر روش‌ها 70 تا 100 درصد گزارش شده است و در حالی که سایر روش‌ها این قدرت جوانه‌زنی را ندارند یا مصرف آب آنها بسیار زیاد است (Bainbridge, 2001).

د) سوابق تحقیق در خصوص شبیه‌سازی الگوی توزیع رطوبت

شکل الگوی رطوبتی از پارامتر‌های مهم و تاثیر‌گذار در انتخاب انواع قطره‌چکان‌هاست و در حجم آب مصرفی موثر است. ابعاد پیاز رطوبتی (الگوی خیش شده نیمرخ خاک) تحت تاثیر خصوصیات هیدرولیکی خاک، دبی خروجی نم‌‌ور و زمان آبیاری می‌باشد. معادله حاکم بر حرکت آب در خاک در حالت غیر اشباع معادله ریچاردز می‌باشد. در سال‌های 1970 تا 1989 محققین بسیاری به تحلیل مساله نفوذ در آبیاری قطره‌ای و تعیین شکل الگوی رطوبتی و فاصله قطره‌ چکانها پرداخته‌اند.  راه‌ حل‌های تحلیلی و عددی متعددی را با در نظر گرفتن ساده‌سازی‌ها و فرضیات متفاوت ارائه نمودند. تحقیقات زیادی نیز در زمینه حل عددی و تحلیلی معادله ریچاردز انجام شده است و مدل‌های عددی متفاوتی مانند CSMP،HYDRUS-2D &3D، و SWMS-2D کارایی بالایی در پیش‌بینی شکل الگوی رطوبتی و پروفیل خیس‌شده خاک از خود نشان داده‌اند. به یقین دقیق‌ترین و بهترین روش برای تعیین ابعاد پیاز رطوبتی حل معادله ریچاردز تحت شرایط اولیه و مرزی است اما به علت عدم دسترسی آسان به خصوصیات هیدرولیکی خاک‌ها و نیز فقدان نرم‌افزار‌های شبیه‌سازی در داخل کشور، متاسفانه طراحان سیستم‌های آبیاری تمایل چندانی به استفاده از روش‌های ذکر شده ندارند (پلنگی و آخوند علی، 1387).

 

 

 

شوارتزمن و زور (1986) اولین کسانی‌بودند که توانستند رابطه نیمه‌تجربی بین عمق خیسیدگی، قطر خیسیدگی، هدایت هیدرولیکی اشباع و دبی‌ قطره چکان‌ها برای تعیین ابعاد پیاز رطوبتی به ازای منبع تغذیه نقطه‌ای و خطی به کمک آنالز ابعادی بدست آورند.  میرزایی و همکاران (1386) با دخالت عوامل فیزیکی موثر بر حجم خاک مرطوب‌شده در منبع تغذیه نقطه‌ای و خطی و با استفاده از قضیه  باکینگهام و انالیز ابعادی روابطی را برای قطره چکانها ارائه نمودند. معادلات آنها شبیه معادلات شوارتزمن و زور است با این تفاوت که روابط آنها تابعی از زمان هستند و در هر زمان امکان محاسبه قطر و عمق خیسیدگی را ممکن می‌سازد. کاملترین رابطه که در آن به ازای قطر خیسیدگی امکان محاسبه عمق خیسیدگی و بلعکس را فراهم می‌آورد در سال 2007 توسط کیاوشنگ و همکاران با استفاده از آنالیز ابعادی برای قطره چکانها ارایه شده است (Qiaosheng et al., 2007).

 

که در آن W پهنای خیسیدگی ، k هدایت هیدرولیکی و qD حاصلضرب دبی و عمق خیسیدگی می‌باشد.

تاکنون مطالعات جامع و قابل استنادی در خصوص تامین رطوبت بهینه خاک در منطقه ریشه‌ها و در مقیاس ماکروسکوپی و در سطح مزرعه با قطعات کوچک مقیاس سفالی صورت نگرفته است. این تحقیق بدنبال  آن است تا شبیه‌سازی الگوی توزیع رطوبت را به سه روش آنالیز ابعادی، رگرسیون غیر خطی و سیستم فازی تجربه نماید.

مواد اولیه برای ساخت قطعات سفالی از روستای نصرآباد شهر گرگان با بافت یکسان لوم رسی انتخاب می‌شود. شایان ذکر است، آنالیز خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک مانند تعیین بافت خاک، جرم‌ویژه‌ی ظاهری، جرم ویژه‌ی حقیقی، درصد ماده آلی، درصد آهک، میزان آهن، آلومی‌نیوم و سیلیس بر روی مواد اولیه صورت می‌گیرد.

 برای ساخت قطعات سفالی با خصوصیات هیدرولیکی متفاوت به میزان 0، 200، 400، 600، و 800 گرم بر هریک کیلوگرم خاک اولیه شن نرم (ذرات کوچکتر از 1/0 میلی‌متر و بزرگتراز 05/0 میلی‌متر) اضافه می‌شود. سپس مواد آماده شده با میزان مناسب آب (در حدود 150 تا 250 میلی‌لیتر به ازای یک کیلوگرم خاک) مخلوط شده و عمل هم زدن آن به کمک خمیر‌گیر برای نیل به یک خمیر همگن صورت می‌گیرد. خمیر آماده شده به مدت 72 ساعت در یک محفظه سربسته و به دور از نور خورشید به حال خود رها می‌شود.پس از گذشت این مدت گل آماده بوده و از آن برای ساخت قطعات سفالی به طول 6  و با قطر‌‌های خارجی 5/2، 5/3، و 5/5 سانتی‌متری و قطر داخلی 5/1 سانتی‌متر به شکل استوانه‌ای استفاده می‌شود. هدف از انتخاب بعد طولی 6 سانتی‌متر با حجم داخلی کوچک آن است تا از حجم قطعات سفالی بزرگ مورد استفاده محققین پاکستانی، ژاپنی، هندی و ایرانی به طول حداقل 30 سانتی‌متر و قطر داخلی حداقل 10سانتی‌متر کاسته شود به شرطی که خصوصیات هیدرولیکی قطعات سفالی کوچک قابل رقابت با قطعات سفالی بزرگ باشد. برای نیل به این هدف ترکیب مواد اولیه قطعات سفالی مورد تغییر قرار می‌گیرد. گل‌ آماده به داخل دستگاه فیلتر پرس انتقال داده می‌شود و با استفاده از این دستگاه، قطعات سفالی مورد نظر ساخته می‌شود (شکل 1).

 

 الف- تعیین دما و زمان پخت مناسب قطعات سفالی

دما و زمان پخت بر روی تغییر خصوصیات فیزیکی و شیمیایی ذرات خاک تاثیر به سزایی دارد. رس‌های خاک بسته به نوع‌ خود در دو محدوده‌ی دمایی 600-700 درجه سانتی گراد و 900-1000 درجه سانتی‌گراد تغییر فاز ساختاری شدیدی نشان می‌دهند. برای تعیین انتخاب دقیق دمای پخت در محدوده‌های 600-700 و 900-1000 درجه سانتی‌گراد و زمان مناسب پخت، آزمایش‌های زیر انجام می‌شود:

1) تعیین نوع ذرات تشکیل دهنده‌ی خاک با XRD.

2) تعیین نوع عناصر تشکیل دهنده‌ی خاک با XRF.

3) آزمایش تعیین استحکام خمشی، فشاری و کششی قطعات سفالی.

4) آزمایش تعیین نحوه‌ی توزیع خلل و فرج قطعات سفالی به روش نفوذ جیوه‌ای.

5) آزمایش STA برای تعیین تغییر فاز خاک در دما‌های مختلف.

این آزمایش‌ها به منظور شناسایی روند تغییرات فاز خاک ‌روستای نصرآبادگرگان با بافت لوم رسی در دماهای مختلف، انتخاب بهترین پروزیته و استحکام قطعات سفالی در آزمایشگاه گروه سرامیک، پلیمر و عمران دانشگاه تربیت مدرس انجام می‌شود. دمای پخت توسط کوره الکتریکی در دو محدوده‌ی دمایی 600 -700 و 900-1000 درجه سانتی‌گراد اعمال می‌گردد. زمان پخت در تغییر ساختار شیمیایی کانی‌ها و ذرات ثانویه خاک موثر است. لذا بعد از زمان‌های  پخت 2، 6، 8، 12، 24، 36، و 48 ساعت، میزان تراوش قطعات سفالی مورد بررسی قرار می‌گیرد.

 

           ب- تعیین آبدهی قطعات سفالی

ب-1) شناسایی عوامل موثر بر آبدهی قطعات سفالی و روش اندازه‌گیری آنها

همانطور که اشاره شد، فشارهیدروستاتیکی (h)، درصد ذرات بزرگتر (CS) و کوچکتر (FSS) از 1/0 میلی‌متر و درصد آهک (T.N.V.)، نوع رس(CT)، ضخامت دیواره قطعات سفالی (L)، مساحت جانبی قطعات سفالی (A)، درجه اشباع قطعات سفالی پخت شده (SP)، جرم ویژی ظاهری قطعات سفالی )(، دمای پخت (T) و زمان پخت (t) در تراوش قطعات سفالی (Q)موثر است. در این تحقیق کلیه عوامل ذکر شده، در ساخت مدل آبدهی قطعات سفالی مورد توجه قرار می‌گیرد.

قطعات سفالی به شکل استوانه‌ با مقطع ثابت با استفاده از دستگاه فیلترپرس در فشار 60-50 بار به طول 6 سانتی‌متر و ضخامت‌های 5/0، 1، و 2 سانتی‌متر ساخته می‌شوند. ضخامت دیواره‌های سفالی در مرحله ساخت کنترل می‌گردد.

دمای پخت توسط کوره الکتریکی در دو محدوده‌ی دمایی 600 -700 و 900-1000 درجه سانتی‌گراد اعمال می‌گردد. زمان پخت در تغییر ساختار شیمیایی کانی‌ها و ذرات ثانویه خاک موثر است. لذا بعد از زمان‌های  پخت 2، 6، 8، 12، 24، 36، و 48 ساعت، میزان تراوش قطعات سفالی مورد بررسی قرار می‌گیرد.

برای اندازه‌گیری درصد ذرات بزرگتر و کوچکتر از 1/0 میلی‌متر خاک از روش الک خشک استفاده می‌شود. برای تعیین درصد ذرات رس و سیلت از روش هیدرومتری استفاده می‌شود.

درصد کل آهک خاک به روش مرسوم و متداول موسسه خاک و آب کشور تعیین می‌گردد. برای تعیین نوع رس از روش XRD استفاده می‌شود. فشار‌های هیدروستاتیکی 25، 50، 80 و 100 کیلوپاسکال سیال آب به کمک دستگاه اتوماسیون فشار-دبی تامین می‌گردد  و در فشار‌های اعمال شده دبی‌های متناظر بدست می‌آید. از این روش برای تعیین منحنی‌های آبدهی _ فشار هیدروستاتیکی نم‌ور‌ها کمک گرفته می‌شود.

 

ب-2) طراحی مدل تخمین آبدهی قطعات سفالی

در این تحقیق از عوامل وابسته‌ای چون بار فشار هیدروستاتیکی (h)، درصد ذرات بزرگتر (CS) و کوچکتر (FSS) از 1/0 میلی‌متر و درصد آهک (T.N.V.)، ضخامت دیواره قطعات سفالی (L)، مساحت جانبی قطعات سفالی (A)، درجه اشباع قطعات سفالی پخت شده (SP)، و جرم ویژی ظاهری قطعات سفالی )(،برای ساخت مدل آبدهی قطعات سفالی استفاده می‌شود.

می‌توان از روش‌های مختلفی چون برنامه‌ریزی غیر خطی، تشابه ابعادی، رگرسیون غیر خطی کلاسیک، شبکه عصبی مصنوعی و تئوری فازی استفاده نمود. در این تحقیق برای مدل‌سازی آبدهی قطعات سفالی از روش‌های رگرسیون غیر خطی کلاسیک، تشابه‌ابعادی و سیستم فازی استفاده می‌شود. نتایج هر سه مدل نسبت به داده‌های مشاهده‌ای حاصل از دستگاه اتوماسیون دبی- فشار مقایسه می‌گردند. برای اینکار اطلاعات مربوط به 100 قطعه سفالی دست‌ساز به طور تصادفی انتخاب و 35 نمونه از آن‌ها برای مقایسه مدل‌ها به روش تحلیل خطاهای باقیمانده استفاده می‌شود و بدین سان بهترین مدل در برآورد آبدهی قطعات سفالی به کم آنالیز خطاهای باقینانده انتخاب می‌گردد. شایان ذکر است در روش رگرسیون غیر خطی از نرم‌افزار SPSS، در تشابه ابعادی از نرم‌افزار Excel و در مدل سیستم فازی از نرم‌افزار Matlab استفاده می‌گردد.

 

 

 

 

 

 

 

ج- تعیین الگوی توزیع رطوبت خاک ناشی از تراوش قطعات سفالی (نم‌ور[1])

ج-1) تعیین الگوی توزیع آب بر اساس معادله رگرسیون غیر خطی

 برای دست یافتن به کارآیی بالا در تامین رطوبت بهینه باید الگوی توزیع آب در خاک با فاصله بین نم‌ور‌ها و سرعت جریان آب از آنها مطابقت داشته باشد. شکل الگوی رطوبتی متناسب با حجم آب مصرفی است. لذا پارامتری مهم و تاثیر‌گذار در انتخاب انواع نم‌ور‌هاست. شعاع خیسدگی و عمق خیسیدگی[2] تحت تاثیر هدایت هیدرولیکی اشباع خاک، شاخص تخلخل خاک (جرم ویژه‌ی ظاهری)، حجم آب مصرفی، فشار هیدروستاتیکی در واحد وزن و زمان آبیاری قرار دارد. بیان تابع ریاضی شعاع خیسیدگی و پارامتر‌های موثر بر آن و نیز تابع ریاضی عمق خیسیدگی و پارامتر‌های موثر بر آن به صورت زیر نمایش داده می‌شود:

 

 

 

 

 

که در آن r شعاع خیسیدگی و z عمق خیسیدگی از وسط طول قطعه‌سفالی تا جبهه رطوبتی می‌باشد.  هدایت هیدرولیکی اشباع خاک، جرم ویژه‌ی خاک یا شاخص تخلخل خاک،  زمان خاتمه آبیاری و  حجم آب مصرفی است. هدایت هیدرولیکی اشباع خاک از روش استوانه مضاعف و جرم ویژه‌ی خاک به روش نمونه‌گیری مغزه‌ای اندازه‌گیری می‌شود. حجم آب مصرفی به کمک یک تانکر مدرج قرائت می‌شود. زمانی می‌توان روابط ریاضی فوق را از تناسب به تساوی تبدیل کرد که فرضیات زیر تا حدودی صادق باشد:

الف) تراوش از قطعات سفالی به صورت نقطه‌ای صورت گیرد. ب) خاک همگن و ایزوتروپ باشد

ج) سطح آب ایستابی در منطقه فعالیت ریشه نباشد               د) نرخ تبخیر آب قابل چشم‌پوشی باشد

برای اجرای بند د لازم است ‌نم‌ور‌ها در اعماق بیش از 15 سانتی‌متر کارگذاری گردند. شکل غیر خطی معادلات فوق به صورت زیر است:

 

 

 

توان‌ این معادلات همگی تجربی است و از طریق رگرسیون غیر خطی و برازش بهترین خط توسط نرم افزار SPSS نسخه 5/11 بدست می‌آیند. سپس بر اساس معادلات ارایه شده مقدار شعاع برآوردی با شعاع مشاهده‌ای و نیز عمق خیسیدگی تئوری و مشاهده‌ای با هم مقایسه می‌گردد. در نهایت دو معادله شعاع خیسیدگی و عمق خیسیدگی با هم ترکیب می‌گردد و معادله‌ واحدی بر حسب عمق و شعاع خیسیدگی بدست می‌آید.

 

ج-2) تعیین الگوی توزیع آب بر اساس تحلیل ‌ابعادی با استفاده از تئوری - باکینگهام

تحلیل ابعادی بر این اصل استوار است که در یک رابطه صحیح فیزیکی اگر کمیت‌های مختلفی در طرفین رابطه برحسب



[1]- نم‌ور از دو کلمه "نم" و "ور" ساخته شده است. در زبان فارسی "ور" به معنی "دارنده" می‌باشد (ناصر نیکوبخت، 1385، مبانی درست نویسی زبان فارسی معیار). بنابراین کلمه نم‌ور به معنی "دارنده‌ی نم" است که از این پس بجای قطعات سفالی از این واژه استفاده می‌شود.

[2] - منظور از عمق خیسیدگی فاصله عمودی از مرکز طولی قطعه سفالی تا جبهه رطوبتی خاک می‌باشد (شکل روبرو).

                                                                                                                                                                                  

پارامتر‌های اصلی دستگاه یکا‌ها (آحاد) نوشته شود باید تجانس و تشابه کامل در هر دو طرف تساوی معادله برقرار باشد.  به کمک این روش ارتباط بین پارامتر‌های موثر بر شعاع خیسیدگی و عمق خیسیدگی و نحوه‌ی ترکیب آنها بدست می‌آید.

 

ج-2-1) تعیین شعاع خیسیدگی بر اساس تحلیل ‌ابعادی با استفاده از تئوری - باکینگهام

با استفاده از قضیه باکینگهام رابطه شعاع خیسیدگی را می‌توان به صورت زیر نشان داد:

 

و یا

 

          در این رابطه  n=6      متغیر وجود دارد و تعداد کمیت‌های اصلی k =3  است. بنابراین 3 پارامتر بدون بعد مطرح است که با ،  و  نشان داده می‌شوند. رابطه کلی بین هر یک از پارامتر‌های بدون بعد به شکل زیر می‌باشد:

 

که در آن تابعی از  و  است. بنابراین خواهیم داشت:

 

در این رابطه  بار فشار هیدروستاتیکی،  Ksهدایت هیدرولیکی اشباع خاک،  زمان خاتمه آبیاری و  حجم آب مصرفی می‌باشد. به کمک داده‌های آزمایشی (مشاهده‌ای) و با استفاده از رگرسیون غیر‌خطی بهترین خط برازش و مقادیر ،  و  به کمک نرم‌افزار SPSS محاسبه می‌گردد.

 

ج-2-2) تعیین عمق خیسیدگی بر اساس تحلیل ‌ابعادی با استفاده از تئوری - باکینگهام

منظور از عمق خیسیدگی فاصله عمودی از مرکز طولی قطعه سفالی تا جبهه رطوبتی خاک می‌باشد. رابطه عمق خیسیدگی را می‌توان با استفاده از قضیه باکینگهام به صورت زیر نشان داد:

 

و یا

 

در این رابطه 6n =  متغیر وجود دارد و تعداد کمیت‌های اصلی 3k =  است. بنابراین 3 پارامتر بدون بعد مطرح است که با ،  و  نشان داده می‌شوند. رابطه کلی بین این سه پارامتر بدون بعد شکل زیر است:

 

 

که در آن تابعی از  و  است. بنابراین با داشتن توابع بدون بعد و جایگذاری آنها در معادله فوق تابع z  بدست می‌آید و خواهیم داشت :

 

 

سپس به کمک داده‌های آزمایشی (مشاهده‌ای) و با استفاده از رگرسیون غیر‌خطی بهترین خط برازش و مقادیر n، و  به کمک نرم‌افزار SPSS محاسبه می‌گردد. در نهایت دو معادله شعاع خیسیدگی و عمق خیسیدگی با هم ترکیب می‌گردند و معادله‌ واحدی بر حسب عمق و شعاع خیسیدگی بدست می‌آید.

 

ج-3) ارزیابی اعتبار مدل‌ها

جهت مقایسه مدل‌های مورد نظر ابتدا به R2 مدل باید توجه نمود. همچنین برای ارزیابی اعتبار مدل‌ها، از تحلیل خطاهای باقی‌مانده ( اختلاف بین مقادیر اندازه‌گیری شده و پیش‌بینی شده) استفاده می‌شود. آماره‌های مورد نیاز عبارتند از: حداکثر خطا ((Maximum Error

میانگین ریشه دوم خطا(Relative Root Mean Square Error) ، ضریب تبیین (Coefficient of Determination)، کارایی مدل‌سازی (Modeling Efficiency) و ضریب باقی‌مانده (Coefficient of Residual Mass). تعریف ریاضی این آماره‌ها به صورت زیر است:

(1  ME = max                                            (2

  (3                                               (4

(5   

 

که در آن‌ها ‍Pi مقادیر پیش‌بینی شده (شبیه‌سازی شده)، Oi مقادیر اندازه‌گیری شده (داد‌های مشاهده‌ای)، n تعداد نمونه‌های به کار رفته و علامت «-» در بالای O نشان‌گر مقادیر متوسط آن می‌باشد. . شایان ذکر است حداقل مقدار ME و RRMSE صفر است و حداکثر مقدار EF برابر یک می‌باشند. CRM, EF می‌توانند مقادیری منفی داشته باشند. مقدار زیاد ME نشانگر بدترین حالت کارکرد مدل است، در حالی که مقدار زیاد RRMSE نشان دهنده بر‌آورد بیش از حد و یا کمتر از حد مدل در مقایسه با مشاهدات (اندازه‌گیری‌ها) می­باشد. از دیگر سو، آماره CD نسبت پراکندگی رابین مقادیر پیش‌بینی شده و اندازه‌گیری‌ها نشان می‌دهد. مقدار آماره EF ، مقادیر پیش‌بینی‌ها را با میانگین اندازه‌گیری‌ها مقایسه می‌کند و مقدار منفی EF بیانگر آن است که میانگین مقادیر اندازه‌گیری شده، برآوردی بهتر از مقادیر پیش‌بینی شده دارد. آماره CRM نشانگر تمایل مدل برای برآورد بیش از حد و یا کمتر از حد در مقایسه با اندازه‌گیری‌هاست. چنان‌چه تمام مقادیر پیش‌بینی و اندازه‌گیری شده با هم برابر شوند، مقدار عددی این آماره‌ها برابرRM=0, EF=1, CD=1, RRMSE=0, ME=0  خواهد شد (Loague and Green, 1991: Homaee, et al., 2002 : Soltanieh, 2003).

 

د) بررسی کارایی مصرف آب در گیاه خیار با نم‌ور‌ها

میزان آبدهی از منبع تغذیه نقطه‌ای در سیستم آبیاری سفالی باید متناسب با نیاز آب گیاه در طول فصل رشد باشد. برای بررسی این منظور قطعاتی با آبدهی  6/0 لیتر بر ساعت انتخاب و در گلخانه در عمق 15 سانتی‌متری کار گذاشته می‌شوند در نهایت کارایی مصرف آبی گیاه با روش آبیاری قطره‌ای سطحی (متداول در گلخانه‌های کشور) به کمک T-Testمورد مقایسه قرار می‌گیرند. علاوه بر این شعاع پراکنش ریشه‌ها و میزان یکنواختی و یا عدم یکنواختی آنها در چهار جهت اصلی مورد بررسی قرار می‌گیرد. برای این کار در اواخر دوره رشد گیاه، چهار بوته به همراه ریشه از خاک خارج می‌گردد - پس از شستن ریشه‌ها در آب و سپس هوا خشک کردن- توسط خط کش طول آنها اندازه‌گیری می‌شود همچنین قطر ریشه‌ها توسط کولیس مورد بررسی قرار می‌گیرد.

باستانی، ش. 1382. طرح آبیاری زیرزمینی با لوله‌های سفالی. هفتمین سمینار کمیته ملی آبیاری و زهکشی ایران. شماره 26: 1-22.

پلنگی، ج. ع.، و ع. م. آخوند علی. 1387. یک مدل نیم تجربی به منظور تخمین ابعاد جبهه رطوبتی در ابیاری قطره‌ای تحت منبع نقطه‌ای. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی 44: 85-97. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی 44: 85-96.

خدابخش، م. ح. 1382. تولید کاشی پرسلانی و بررسی خصوصیات و زیر‌ساختار‌های آن. پایان‌نامه کارشناسی ارشد، گروه مهندسی مواد و سرامیک دانشگاه تربیت مدرس.

عربانی، م.، پ. نیک پیام و م. ت. خسروی، 1385. بررسی تاثیر دمابر روی خواص مهندسی کائولینت خالص و رس رشت. هفتمین کنگره بین المللی مهندسی عمران.

میرزایی، ف. 1386. یک مدل ساده برای برآورد سطح خیس‌شده در آبیاری قطره‌ای با استفاده از تکنیک آنالیز ابعادی. سمینار علمی طرح ملی‌ آبیاری تحت فشار و توسعه پایدار. 305-313.

ویسه، س. 1373. آجر‌های رسی: خواص و تولید، مرکز تحقیقات ساختمان و مسکن، نشریه شماره 206، ص 77.

Alemi, M.H. 1980. Distribution of water and salt in soil under trickle and pot irrigation regimes. Agriculture water management, 3: 195-203.

Abu-Zreig, M.M., Y.Abe, H. Isoda. 2006. The auto-regulative capability of pitcher irrigation system. Agric. Water Manage. 85 (3), 272–278.

Abu-Zreig, M.M., M.F. Atoum. 2004. Hydraulic Characteristics and Seepage Modeling of Clay Pitchers Produced in Jordan, vol. 46. Canadian Biosystems Engineering, Canada, pp. 1.15–1.20.

Al-Amireh, M. 2006. Improving the physical and thermal properties of the fire clay refractory bricks produced from Bauxite. J. Applied sciences 6 (12):2605-2610.

Ayars, J.E., C.J. Phene, R.B. Hutmacher, K.R. Davis,1, R.A. Schoneman,  S.S. Vaila, R.M. Mead.1999. Subsurface drip irrigation of row crops: a review of 15 years of research at the Water Management Research Laboratory. Agricultural Water Management 42: 1-27.

Bainbridge, D. 2001. Buried clay pot irrigation a little known but a very efficient traditional method of irrigation. Agriculture Water Management, 48: 79-88.

Bouazza, A., S. Jefferis, T. Vangpaisal. 2007. Investigation of the effects and degree of calcium exchange on the Atterberg limits and swelling of geosynthetic clay liners when subjected to wet–dry cycles. Geotextiles and Geomembranes 25: 170–185

Camp, C.R., P.J. Bauer, P.G. Hunt. 1997. Subsurface drip irrigation lateral spacing and management for cotton in the Southeastern Coastal Plain. Trans. ASAE 40, 993-999.

Chauhan, H.S. 2006. Micro- irrigation of fruit trees with limited applications. 7th International Micro Irrigation Congress. Kuala Lumpur.

Cultrone,G., E. Sebastia, n. K. Elert, M. J. Torre, O. Cazalla, C. Rodriguez–Navarro.2004. Influence of mineralogy and firing temperature on the porosity of bricks. Journal of the European Ceramic Society 24:547–564.

Freyburg, S. and A. Schwarz. 2007. Influence of the clay type on the pore structure of structural ceramics. Journal of the European Ceramic Society 27: 1727–1733.

Hajjaji M., S. Kacim, M. Boulmane. 2002. Mineralogy and firing characteristics of a clay from the valley of Ourika (Morocco). Applied Clay Science 21: 203– 212.

Homaee, M., C. Direksen, , and R. A. Feddes. 2002. Simulation of root water uptake 1-Non-uniform transient salinity using different macroscopic reduction functions. Agricultural Water Management 57 :89-109.

Hutmacher, R.B., R.M. Mead, P. Shouse. 1996. Subsurface drip: Improving alfalfa irrigation in the west. Irrig. J. 45: 48-52.

Jiusheng, Li., J. Zhang, M. Rao. 2004. Wetting patterns and nitrogen distributions as affected by fertigation strategies from a surface point source. Agricultural Water Management 67: 89–104.

Jordan, M.M., M.A. Montero, S. Meseguer, T. Sanfeliu. 2008. Influence of firing temperature and mineralogical composition on bending strength and porosity of ceramic tile bodies. Applied Clay Science 42: 266–271.

Loague, K., R.E. Green. 1991. Statistical and graphical methods for evaluating solute transport models: overview and application. J. Cont. Hydro. 7: 51-73.

Monteiro, S.N., C.M.F. Vieira. 2004. Influence of firing temperature on the ceramic properties of clays from Campos dos Goytacazes, Brazil. Applied Clay Science 27: 229– 234.

Neelam, P., T.B.S. Rajput. 2008. Dynamics and modeling of soil water under subsurface drip irrigated onion. Agriculture water Management 95: 1335-1349.

Newman, A.C.D. 1987. Chemistry of clays and clay minerals. Mineralogical Society Monogragh NO.6. Longman Scientific & Technical, 574 pages.

Pontikes, Y., C. Rathossi, P. Nikolopoulos, G.N. Angelopoulos, D.D. Jayaseelan, W.E. Lee. 2009. Effect of firing temperature and atmosphere on sintering of ceramics made from Bayer process bauxite residue. Ceramics International 35:401–407.

Qiaosheng, S., L. Zouxin, W. Zhenying, L. Hijung. 2007. Simulation of the soil wetting shape porous pipe sub-irrigation using dimensional analysis. Irrig. And Drain. 56: 389-398.

Schmitz, R. M., C. Schroeder, R. Charlier. 2004. Chemo–mechanical interactions in clay: a correlation between clay mineralogy and Atterberg limits. Applied Clay Science 26: 351– 358.

Siyal, A.A., T.H. Skaggs. 2009. Measured and simulated soil wetting patterns under porous clay pipe sub-surface irrigation. Agricultural .Water Management doi:10.1016/j.agwat.2008. 11.013.

Sokalska, D.I., D.Z. Hamanb,  A. Szewczuk, J. Sobota, D. Deren. 2009. Spatial root distribution of mature apple trees under drip irrigation system. Agric. Water Manage. doi:10.1016/j.agwat.2008.12.003.

Soltanieh, M., 2003, Vulnerability of Iran to adverse impact of climate change. National Workshop on Kyoto Protocol: Challenges and Opportunity for Sustainable Development of I.R.Iran. October 25-26.

Stein, T.M. 1997. The influence of evaporation, hydraulic conductivity, wall- thickness, and surface area on the seepage rates of pitchers for pitcher irrigation. Journal of Applied Irrigation Science 321: 65-83.

Teeluck, M., and B.G. Sutton. 1998. Discharge characteristics of a porous pipe micro irrigation lateral. Agriculture Water Management 38: 123-134.

Zentar R., N.-E. Abriak, and V. Dubois. 2009. Effects of salts and organic matter on Atterberg limits of dredged marine sediments. Applied Clay Science 42 (2009) 391–397.

 

 

 

 

 

 

   + حجت قربانی واقعی - ۳:٠٢ ‎ب.ظ ; ۱۳۸٩/٤/۳٠

رزومه آموزشی- پژوهشی

سوابق تحصیلی:

فارغ التحصیل دوره دکتری فیزیک حفاظت خاک دانشگاه تربیت مدرس با معدل 16.30.

 

-  فارغ التحصیل دوره کارشناسی ارشد دانشگاه تربیت مدرس بامعدل 16.86.

- دفاع از دانشنامه دکتری با عنوان مدلسازی خصوصیات هیدرولیکی و توزیع رطوبتی قطعات سفالی و کسب درجه عالی (19.5).

 

-دفاع از پایاننامه کارشناسیارشد تحت عنوان ارزیابی تغییرات عامل فرسایش‌پذیری خاک در دو مدل USLE و RUSLE به کمک سیستم اطلاعات جغرافیایی در خاک‌های شمال شرق استان لرستان با درجه عالی(19.5) به راهنمایی دکتر حسینعلی بهرامی.

-  دفاع از پروژه کارشناسی تحت عنوان بررسی سرعت هومیفیکاسیون در ارقام سبوس برنج تحت نظر دکتر پیروز عزیزی با نمره 20.

 

سوابق علمی-پژوهشی:

-    A new method for determinig soil erodibility factor based on fuzzy system

 چاپ شده در ژورنال علمی-پژوهشیJAST  (سال 2005 شماره 7)

-   

-   بررسی تأثیر پارامتر‌های نموگراف ویشمایر در تعیین عامل فرسایش‌پذیری خاک به کمک سیستم فازی K_fuz. -در جلد ششم (مهر 1385) مجله علمی- پژوهشی علم و فناوری دانشگاه محقق اردبیلی به چاپ رسیده است.

-   بررسی سرعت هومیفیکاسیون به منظور تولید کمپوست از سبوس برنج. چاپ شده در جلد ششم (1386) مجله علمی- پژوهشی علم و فناوری دانشگاه محقق اردبیلی (ویژه کشاورزی).

-   ارزیابی میزان کارایی پلی اکریل آمید آنیونی در فرآیند نفوذ آب به خاک.در جلد چهلم، مجله علمی- پژوهشی علوم کشاورزی ایران پذیرش چاپ گرفته است.

-   ارزیابی عملکرد مدل‌های AOGCM در شبیه‌سازی داده‌های اقلیمی ‌بندرانزلیارائه پوستری در سومین کنگره مهندسی منابع آب ایران – مهر ماه سال 1387.

-   ارایه روشی جدید جهت تعیین عامل فرسایش‌پذیری خاک به کمک سیستم‌های فازی. ارائه شفاهی در هشتمین کنگره علوم خاک ایران - شهریور ماه سال 1382.

-   بررسی تأثیر پارامتر درصد ذرات کوچکتر از 1/0 میلی‌متر و نفوذ‌پذیری خاک در تعیین عامل فرسایش‌پذیری خاک به کمک سیستم فازی fuzK_ . ارائه شفاهی در اولین کنفرانس دانشجویی دانشجویان کشاورزی و منابع طبیعی کشور - سال 1382

-   ارزیابی تغییرات عامل فرسایش‌پذیری خاک در دو مدل USLE و RUSLE به کمک سیستم اطلاعات جغرافیایی در خاک‌های شمال شرق استان لرستان. ارائه شفاهی در نهمین کنگره علوم خاک ایران- شهریور ماه 1384.

-   ارزیابی میزان کارایی پلی اکریل آمید آنیونی در شدت نفوذپذیری نهایی آب به خاک. . ارائه شفاهی درچهارمین کنفرانس سراسری کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد- آبان ماه 1384.

-   بررسی سرعت هومیفیکاسیون به منظور تولید کمپوست از سبوس برنج. ارائه پوستر در چهارمین کنفرانس سراسری کشاورزی دانشگاه فردوسی مشهد- آبان ماه 1384.

-     آهک وکیل مدافع خاک‌های اسیدی. ارائه شده در پنجمین همایش دانشجویان کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه گیلان -1378.

-     شرکت در گارگاه آموزشی روش تدریسدر دانشگاه محقق اردبیلی - بهمن ماه سال 1383.

-     شرکت در گارگاه آموزشی روش مدیریتدر دانشگاه محقق اردبیلی - دی ماه سال 1384.

-   کتابSoil Physics, Enviromental and Agriculture Applicationsمصوب در دانشگاه محقق اردبیلی (در دست ترجمه) که بر اساس قرارداد تا تازیخ 1/4/1386 به آن دانشگاه جهت چاپ با قطع وزیری تحویل خواهد شد.

 

سوابق اجرایی:

-     مدیر گروه خاشناسی دانشکده کشاورزی دانشگاه محقق اردبیلی از سال 1383 به مدت یکسال و 15 روز.

-   مجری طرح ارزیابی میزان کارایی پلی اکریل آمید در کنترل فرسایش خاک  در سال  1384 به مدت 8 ماه در دانشگاه محقق اردبیلی از خرداد سال 1384 تا آخر دی ماه همان سال (گزارش نهایی ارایه شده است).

-   مجری طرح تعیین عامل فرسایش پذیری معادله جهانی فرسایش خاک به کمک برنامه کامپیوتری بر اساس سیستم فازی  در سال 1384 به مدت 9 ماه  در دانشگاه محقق اردبیلی از مهرماه 1384 تا آخر اردیبهشت ماه 1385(گزارش نهایی ارایه شده است).

-   مجری طرح استانی تعیین طول بهینه نوارهای( فاروها) آبیاری در محصول سیب‌زمینی بر اساس انواع بافت خاک در منطقه اردبیل از اسفند ماه سال 1384 به مدت یکسال تحت نظارت سازمان جهاد کشاورزی استان اردبیل (گزارش مرحله اول، دوم و سوم ارایه شده است).

-   مجری طرح ارایه مدل منطقه ای جهت تعیین میزان فرسایش آبی بر اساس سیستم فازی (مطالعه موردی: حوزه آبخیز قوری چای اردبیل) - پذیرفته شده در معاونت پژوهشی دانشگاه محقق اردبیلی از 2/5/1385 تا 15 ماه بعد از آن.

-     اجرای شبکه آبیاری قطره‌ایی در فاز‌های 1، 2 و 3 شهرک صنعتی اشتهارد کرج زیر نظر شرکت بهار آب سازه به مدت تقریباً سه ماه ( از اسفند ماه سال 1382 تا اواسط اردیبهشت ماه سال 1382 .

-    اجرای خط انتقال آب در سعادت آباد تهران، زیر نظر شرکت بهار آب سازه به مدت  پنج ماه ( از مهرماه سال 1385 تا آخر بهمن ماه همین سال).

-     تهیه نقشه قابلیت اراضی خاک‌های منطقه قوچک تهران به مدت سه ماه زیر نظر دکتر حسینعلی بهرامی در تیرماه سال 1382

-   راه‌اندازی نشریه " ماتریکس" در سال 1382 جهت افزایش اطلاعات عمومی دانشجویان رشته خاکشناسی که تا به امروز (1385) چهار شماره از آن انتشار یافته است.

 

سوابق آموزشی:

-      تدریس درس خاکشناسی عمومی به گروه‌های آموزشی خاکشناسی، زراعت و اصلاح نبات و گیاه‌پزشکی

-      تدریس درس رابطه آب – خاک - گیاه به گروه‌های آموزشی خاکشناسی و زراعت و اصلاح نبات.

-      تدریس درس خاکشناسی خصوصی به گروه آموزشی تولیدات گیاهی

-      تدریس درس آشنایی با کامپیوتر به گروه آموزشی زراعت و اصلاح نبات

-      تدریس درس شیمی به مدت 4 سال به عنوان دبیر طرح کلاس‌های تابستانه اداره آموزش و پرورش شهرستان صومعه‌سرا از سال 1375 تا 1378 .

-      ارایه درس عملیات کشاورزی به صورت عمومی (کلیه گرایش‌های آموزشی- کشاورزی) و تخصصی (دانشجویان خاکشناسی).

-      راهنمایی درس پروژه کارشناسی (دو واحد) به تعداد 18 نفر در طی دو سال سنوات آموزشی.

 

تلفن تماس09126229332 یا 3228899-0182

   + حجت قربانی واقعی - ٢:٥٠ ‎ب.ظ ; ۱۳۸٩/٤/۳٠