بررسی تاثیر شیب بر ضریب رواناب سطوح با جنسهای مختلف تحت بارندگی طبیعی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه مهندسی آب، دانشگاه زنجان

2 دانشجوی دکتری مهندسی آب، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

مطالعه فرایندهای تولید رواناب و ارزیابی عوامل موثر بر آن از نیازهای مدیریت صحیح منابع آب و خاک است. این پژوهش به منظور بررسی اثر شیب بر ضریب رواناب سطوح با جنس­های مختلف انجام گرفت. به این منظور شش سطح سیمانی، چمن طبیعی، آسفالت، ایرانت، سنگ­فرش و ایزوگام، هرکدام به مساحت 1 متر مربع در سه شیب 5، 10 و 15 درصد در محیط روباز در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه زنجان آماده گردید. پس از وقوع سه بارندگی بر روی این سطوح، حجم رواناب تولید شده بر روی آن­ها اندازه­گیری و مقدار ضریب رواناب سطوح محاسبه گردید. مقایسه نتایج هریک از سطوح با شیب یکسان در سه رخداد بارندگی مختلف تغییر قابل توجهی در مقادیر ضریب رواناب هر سطح نشان نداد. سطوح ایزوگام و ایرانت با مقادیر به ترتیب برابر 99/0-96/0 و 97/0-92/0 دارای بیش­ترین ضریب رواناب بودند. هم­چنین ضریب رواناب سطوح سنگی با مقدار 90/0-81/0 به طور متوسط 11 درصد بیش­تر از سطوح سیمانی (82/0-67/0) بود. نتایج شیب­های مختلف نشان داد که در سطوح چمن، سیمان و آسفالت، اختلاف قابل توجهی بین ضریب رواناب شیب­های 5، 10 و 15 درصد وجود دارد. در سطح چمن، با افزایش شیب، مقدار ضریب رواناب افزایش قابل توجهی داشت (حدود 15 درصد). در سطح سیمان و آسفالت نیز با افزایش شیب، ضریب رواناب به ترتیب 7 و 9 درصد افزایش نشان داد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Investigating the Effect of Slope on Runoff Coefficient of Surfaces with Different Materials under Natural Rainfall

نویسندگان [English]

  • Ghorban Mahtabi 1
  • Farshid Taran 2
1 Assistant Professor, Department of Water Engineering, University of Zanjan
2 Ph.D Student of Water Engineering, University of Tabriz., Tabriz., Iran
چکیده [English]

Studying the processes of runoff generation and assessing the factors affecting it are of the requirements of proper management of the soil and water resources. This study was conducted to investigate the effect of slope on runoff coefficient of surfaces with different materials. For conducting this research, six surfaces of cement, natural grass, asphalt, asbestos cement, pavement and roof insulation, each with an area of 1 square meters in three slopes of 5, 10 and 15 percent, outdoors in research farm of University of Zanjan were prepared. Following three rainfall events on these surfaces, the volumes of the runoffs produced on them were measured. The runoff coefficients of the surfaces and slopes were determined by using the surface area, depth of rain and volume of runoff. Comparison of the result of each surface in the same slope in three different rainfall events did not show significant change in value of the runoff coefficient. The roof insulation and asbestos cement surfaces had the highest runoff coefficients with values of 0.96-0.99 and 0.92-0.97, respectively. The runoff coefficient of the pavement with value of 0.81-.90 was on average 11% higher than that of the cement (0.67-0.82). The results of the various slopes in the grass, cement and asphalt showed that there is a significant difference between the runoff coefficients in the slopes of 5, 10 and 15 percent. In the grass, by increasing the slope, the runoff coefficient increased significantly (about 15%). As well, in the cement and asphalt, increasing the slope increased the runoff coefficient by 7 and 9 percent, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Rainfall depth
  • Runoff coefficient
  • Slope of surface
  • Type of surface material
ارشم،ع.، آخوندعلی،ع.م و بهنیا،ع. 1388. بررسی اثر رطوبت­های قبلی خاک بر مقادیر رواناب و رسوب با استفاده از باران شبیه­سازی شده. فصل­نامه تحقیقات مرتع و بیابان ایران. 16. 4: 455-445.
انجمن سیستم­های سطوح آبگیر باران ایران. 1391. پروژه شماره 1 طرح الگویی استحصال و بهره­برداری از آب باران در آبخیزهای شهری.
بخشی تیرگانی،م.، مرادی،ح و صادقی،س.ح. 1390. مقایسه تولید رواناب و رسوب در دو کاربری مرتع و دیم. فصل­نامه تحقیقات مرتع و بیابان ایران. 18. 2: 279-269.
جوادی،م.، زهتابیان،غ.، احمدی،ح.، ایوبی،ش. و جعفری،م. 1390. مقایسه و برآورد پتانسیل تولید رواناب و رسوب معلق در واحدهای کاری مختلف با استفاده از باران­ساز (مطالعه موردی: حوزه آبخیز نومه رود). فصل­نامه علوم و فنون منابع طبیعی. 6. 2: 14-1.
زارع خورمیزی،م.، نجفی­نژاد،ع.، نورا،ن. و کاویان،ع. 1391. اثر شیب و خصوصیات خاک بر رواناب و هدر رفت خاک با استفاده از شبیه­ساز باران، حوزه آبخیز چهل­چای استان گلستان. مجله پژوهش­های حفاظت آب و خاک. 19. 2: 178-165.
زنگنه اینانلو،م.، قربانی،ب و صمدی بروجنی،ح. 1392. بررسی تاثیر شیب و تراکم کشت بر تولید رواناب تحت شرایط آبیاری گان و آبیاری جویچه­ای. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. 7. 2: 204-194.
زینی­وند،ح. 1393. تحلیل تاثیر مقادیر مختلف بارش روزانه بر مقدار رواناب در حوزه آبخیز قره­سو در استان کرمانشاه. اکوهیدرولوژی.1. 2: 152-143.
عباسی،ع.، طباطبایی یزدی،ج و توکلی،ح. 1393. بررسی پتانسیل استحصال آب باران در حوزه­های آبخیز شهری (مطالعه موردی: شهر مشهد). مجله سامانه­های سطوح آبگیر باران. 3. 2: 24-17.
عبدی­نژاد،پ.، فیض­نیا،س.، پیروان،ح.، فیاضی،ف. و طباخ شعبانی،ا. 1390. ارزیابی میزان تولید رواناب در واحدهای مارنی سازندهای زمین­شناسی استان زنجان با استفاده از دستگاه باران­ساز. مجله علوم و مهندسی آبخیزداری ایران. 5. 17: 46-33.
قوامی،ع.، رضایی،ر.، محوی،ا و امینی،ف. 1389. بررسی و تعیین مقدار رواناب ناشی از بارش باران در شهر سنندج. اولین کنفرانس ملی مدیریت سیلاب­های شهری، تهران، 2-1 مرداد.
کلارستاقی،ع.، احمدی،ح.، اسمعلی عوری،ا.، جعفری،م و قدوسی،ج. 1387. مقایسه تولید رواناب و رسوب در تیمارهای مختلف کاربری کشاورزی. مجله علوم و مهندسی آبخیزداری ایران. 2. 5: 52-41.
گل­محمدی،گ.، معروفی،ص. و محمدی،م. 1387. منطقه­ای نمودن ضریب رواناب در استان همدان با استفاده از روش­های زمین آماری و GIS. فصل­نامه علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی. 12. 46: 514-501.
مرادی،ح. 1380. بررسی سینوپتیک سیلاب 21 آبان ماه سال 1357 در نواحی مرکزی استان مازندران. فصل­نامه رشد آموزش جغرافیا. 16. 56: 41-33.
همت­زاده،ی.، بارانی،ح و کبیر،آ. 1388. نقش مدیریت پوشش گیاهی بر میزان رواناب سطحی (مطالعه موردی: حوزه آبخیز کچیک، استان گلستان). مجله پژوهش­های حفاظت آب و خاک. 16. 2: 33-19.
Blanco-Canqui,H and Lal,R. 2008. Principles of Soil Conservation and Management, Springer, Netherlands.
Burns,D.A., McDonnell,J.J., Hooper,R.P., Peters, N.E., Freer,J.E., Kendall,C and Beven,K. 2001. Quantifying contributions to storm runoff through end-member mixing analysis and hydrologic measurements at the Panola Mountain Research Watershed (Georgia, USA). Hydrological Processes. 15.10: 1903-1924.
Castillo,V.M., Gomez-Plaza,A and Martinez-Mena,M. 2003. The role of antecedent soil water content in the runoff response of semiarid catchments: a simulation approach, Journal of Hydrology 284.1-4: 114-130.
Cerdan,O., Le Bissonnais,Y., Govers,G., Lecomte,V., Van Oost,K., Couturier,A., King,C and Dubreuil,N. 2004. Scale effect on runoff from experimental plots to catchments in agricultural areas in Normandy. Journal of Hydrology 299.1-2: 4-14.
Dreelin,E.A., Fowler,L and Carrol,C.R. 2006. A test of porous pavement effectiveness on clay soils during natural storm events, Water Research 40.4: 799-805.
Gupta,O.P. 2002. Water in Relation to Soils and Plants, Agro-Bios, India.
Imteaz,M.A., Adeboye,O.B., Rayburg,S and Shanableh,A. 2012. Rainwater harvesting potential for southwest Nigeria using daily water balance model, Resources, Conservation and Recyling. 62: 51-55.
Kuichling,E. 1889. The relation between the rainfall and the discharge of sewers in populous districts, Transactions, American Society of Civil Engineers.
Merz,R., Bloschl,G and Parajka,J. 2006. Spatio-temporal variability of event runoff coefficients, Journal of Hydrology 331. 3-4: 591-604.
Navas,A. 1993. Soil losses under simulated rainfall in semi-arid shrublands of the Ebro Valley, Spain. Soil Use and Management 9 .4: 152-157.
Pacey,A and Cullis,A. 1989. Rain water Harvesting: the collection of rainfall and runoff in rural areas. Intermedate Technology Publication, London.
Ramier,D., Berthier,E and Andrieu,H. 2004. An urban lysimeter to assess runoff losses on asphalt concrete plates, Physics and Chemistry of the Earth 29 (11-12): 839-847.
Sharply,A and Kleinman,P. 2003. Effect of rainfall simulator and plot scale on overland flow and phosphorus transport, Journal of Environmental Quality. 32. 6: 2172-2179.
Sheridan,G.J and Rosewell,C.J. 2003. An improved Victorian erosivity map, Australian Journal of Soil Research. 41.1: 141-149.
Sivapalan,M., Bloschl,G., Merz,R and Gutknecht,D. 2005. Linking flood frequency to long-term water balance: incorporating effects of seasonality, Water Resources Research. 41 .6: 1-17.
Thompson,D.B. 2006. The Rational Method. Civil Engineering Department, Texas Tech University.
Vahabi,J and Mahdian,M.H. 2008. Rainfall simulation for the study of the effects of efficient factors on run-off rate, Current Science. 95.10: 1439-1445.