Skip to main content
SUPERVISOR
Mohammad Reza Mosaddeghi,Samsolall Ayubi,Majid Afyuni,Mehran Shirvani
محمدرضا مصدقی (استاد راهنما) شمس اله ایوبی (استاد مشاور) مجید افیونی مبارکه (استاد راهنما) مهران شیروانی جوزدانی (استاد مشاور)
 
STUDENT
Rozita Soltani Tehrani
روزیتا سلطانی تهرانی

FACULTY - DEPARTMENT

دانشکده کشاورزی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391

TITLE

Impacts of Wastewater Irrigation on Some Soil Hydraulic and Mechanical Properties in Green Space of the Mobarakeh Steel Complex
Long-term use of treated wastewaters for irrigation could add some compounds and/or ions to the soils which might alter soil physical, hydraulic and mechanical properties. Soil hydraulic properties, water characteristic curve and hydraulic conductivity, are greatly affected by land use management and irrigation water quality. Soil water repellency and wettability are important in soil-water and plant relations. Soil mechanical strength is closely linked with plant growth as well. This study was conducted to investigate the effect of treated wastewater of Foolade-Mobarake Steel Company on infiltration, soil hydraulic and mechanical properties and available water of soils in the company green space. Experimental design was a complete randomized blocks. Thirty five sampling points were selected based on the irrigation water (well water and treated wastewater) and commencement of irrigation (3, 7 and 19 years ago). Non-irrigated locations were also considered as control (i.e. virgin soil). Unsaturated water infiltration into the soil was measured using a tension infiltrometer and the infiltration data was inversely modeled and analyzed using Wooding’s analytical method and numerical solution in DISC software. Soil water repellency was characterized using the intrinsic sorptivity method. Soil shear strength and penetration resistance were measured using an in situ shear box and pocket penetrometer, respectively. Soil water characteristic curve was measured using undisturbed soil samples in the laboratory. Wastewater use reduced soil pH and increased soil salinity except for the treatment with 19-years irrigation. The wastewater increased soil organic matter content. Irrigation with wastewater decreased saturated and unsaturated hydraulic conductivities at all matric suctions probably due to suspended particles and hydrophobic materials which blocked the conducting pores. The wastewater decreased soil infiltrability, steady-state flux and water sorptivity due to negative impact of water-repellent agents on water sorptivity of soil particles. Long-term (19 years) application of wastewater resulted in greater soil water repellency index. Soil shear strength parameters were not significantly affected by the irrigation water treatments because of the dominant effect of soil fractions and microstructure on shear strength. However, soil penetration resistance (i.e. soil hardness) at both dry and wet conditions significantly increased upon wastewater application. The van Genuchten parameters including n , ? and ? s were not significantly influenced by the wastewater or well water when compared to the control, however, ? s was significantly increased after long-term application of wastewater. Irrigation with both wastewater and well water decreased soil bulk density, and increased capillary pores and maximum water-holding capacity, and as a consequence the soil available water and physical quality were increased. Overall treated wastewater of Foolade-Mobarake Steel Company could affect soil hydraulic and mechanical properties and water repellency similar to the well water in the region. Therefore, treated wastewater in the region could be considered suitable for irrigation of done. Keywords: Soil hydraulic properties, Tension infiltrometer, Shear strength, In situ shear box, Pocket penetrometer, Soil water characteristic curve, Water repellency, Soil available water
کاربرد پساب برای آبیاری در درازمدت موجب افزوده شدن برخی ترکیب ها و یون ها به خاک می شود که ممکن است باعث تغییر در ویژگی های فیزیکی، هیدرولیکی و مکانیکی خاک شود. ویژگی های هیدرولیکی خاک شامل منحنی مشخصه رطوبتی و هدایت هیدرولیکی به شدت تحت تأثیر کاربری و مدیریت زمین و کیفیت آب آبیاری قرار دارند. آب گریزی و آب پذیری خاک نیز نقش مهمی در روابط آب و خاک و گیاه ایفا می کنند. هم چنین مقاومت مکانیکی خاک ویژگی مهمی در ارتباط با رشد گیاهان می باشد. از این رو در این پژوهش اثر کاربرد پساب تصفیه خانه فاضلاب مجتمع فولاد مبارکه اصفهان بر نفوذپذیری، آب گریزی، ویژگی های هیدرولیکی و مکانیکی و آب قابل استفاده خاک فضای سبز ارزیابی شد. آزمایش های صحرایی در 35 نقطه در قالب بلوک های کامل تصادفی انجام گرفت و نقاط نمونه برداری بر اساس نوع آبیاری (آبیاری با آب چاه یا پساب تصفیه شده ی مجتمع) و زمان شروع آبیاری (سه زمان، 3، 7 و 19 سال) انتخاب شد. هم چنین تیمار خاک بکر (بدون آبیاری) نیز به عنوان شاهد در نظر گرفته شد. نفوذ غیراشباع آب به خاک توسط دستگاه نفوذسنج مکشی اندازه گیری شد و داده های حاصل از آن به دو روش مدل سازی معکوس حل تحلیلی وودینگ و حل عددی توسط نرم افزار DISC، تجزیه و تحلیل شدند. برای اندازه گیری آب گریزی خاک از روش جذب پذیری ذاتی استفاده شد. مقاومت های برشی و فروروی خاک به ترتیب توسط جعبه برش مزرعه ای و فروسنج جیبی اندازه گیری شدند. اندازه گیری های مربوط به منحنی مشخصه رطوبتی خاک نیز روی نمونه های دست نخورده در آزمایشگاه اندازه گیری شد. استفاده از پساب سبب کاهش pH و افزایش شوری خاک (به جز در تیمار 19 سال آبیاری شده با پساب) شد. کاربرد پساب سبب افزایش ماده آلی خاک شده است که این افزایش ناشی از مواد آلی پساب و بقایای درختان افزوده شده به خاک می باشد. آبیاری با پساب سبب کاهش معنی دار هدایت هیدرولیکی اشباع و هدایت هیدرولیکی غیراشباع در تمام مکش های ماتریک گردید که این به دلیل وجود ذرات معلق و مواد آب گریز در پساب می باشد که منافذ خاک را بلوکه کرده اند. هم چنین استفاده از پساب باعث کاهش نفوذپذیری، شدت جریان ماندگار و جذب پذیری آبی خاک شده است که به دلیل اثر عوامل آب گریز بر توان جذب ذرات خاک است. آبیاری با پساب در درازمدت (19 سال) سبب افزایش شاخص آب گریزی خاک شده است. پارامترهای مقاومت برشی در خاک منطقه بیشتر متأثر از ریزساختار و اجزای خاک بوده و پساب تأثیر معنی داری بر این پارامترها نداشته است ولی آبیاری با پساب سبب افزایش مقاومت فروروی (سختی) خاک در هر دو حالت خشک و مرطوب شده است. پارامترهای مدل ون گنوختن شامل n ، ? و ? s در اثر آبیاری با پساب و آب چاه با تیمار شاهد تفاوت معنی داری نشان ندادند ولی ? s در دراز مدت نسبت به خاک بکر افزایش داشته است. آبیاری با پساب و آب چاه با کاهش چگالی ظاهری و افزایش منافذ مویینه و توان نگهداشت بیشینه خاک، باعث افزایش آب قابل استفاده خاک برای گیاه شده که در نهایت منجر به ارتقاء کیفیت فیزیکی خاک شده است. به طور کلی پساب مجتمع فولاد مبارکه اصفهان بر ویژگی های هیدرولیکی و مکانیکی و آب گریزی خاک منطقه تأثیری مشابه آب چاه شماره 15 گذاشته است بنابراین استفاده از پساب در این منطقه می تواند به عنوان گزینه مناسبی برای آبیاری فضای سبز در نظرگرفته شود در صورتی که پایش های دوره ای کیفیت خاک (به ویژه شوری) نیز انجام گیرد. واژه های کلیدی : ویژگی های هیدرولیکی خاک، نفوذسنج مکشی، مقاومت برشی، جعبه برش مزرعه ای، فروسنج جیبی، منحنی مشخصه رطوبتی خاک، آب گریزی، آب قابل استفاده خاک.

ارتقاء امنیت وب با وف بومی