تعیین بهترین ترکیب سرباره فولادسازی (فولاد مبارکه) به عنوان مالچ جهت تثبیت رسوبات فرسایش یافته بادی در خاک های منطقه شرق اصفهان

STUDENT

DEGREE

YEAR

One of the most important problems in arid and semiarid regions is wind erosion. Sand dune movements and dust stroms impose great harms to human beings. Slag is a side product of steel industry which is wasted and its consumption is a basic issue. Production of one ton of steel produces 150 Kg of slag. Slag composes of 17% iron, 52.5% calcium oxid, 8.92% slysium de oxid, 2.2% magnesium oxid and lots of ther essential elements. Using mobile wind tunnel of natural resource research farm in Isfahan university of technology application of slag as mulch for control of wind erosion and stabilization of sand dunes has been investigated in this research. The study area is one of the most critical erosion sites namely segzy plain in east part of Isfahan province. Steel slag was used as the cover in this study. The treatments include: two levels of thichnesses (one and two layers), four levels of surface coverages (25, 50, 75 and 100 percent), three levels of aggregation sizes (15-30, 30-45 and 45-60 mm), and 7 levels of wind velocities (6.5-7.5, 7.5-8.5, 8.5-9.5, 9.5-10.5, 10.5-11.5, 11.5-12.5, 12.5-13.5 m/s) were used. The interaction were tested in four repetitions. The wind tunnel was used to make each level of wind velocity. Soil samples were taken from 0-20 cm depths. Velocity treatments were imposed and threshold velocity was obtained. Treatments of velocities greater than threshold were imposed for 5 minutes weight of eroded soil was measured. The effect of slag in trapping eroded soil particles was also examined according to the above mentioned treatments. The treatments were completed using complete randomized design. The data were analyzed using duncan test and ANOVA in and Excle softwares. Rrsults show that although treatments with two layer of slag have lower erosions compared to one layer treatments but the difference is not significant in the 5% level. Comparison of coverage levels show that the 50% level dose nothave a significant difference with the 25% and 75% coverage levels but the 25% and the 75% coverage levels are significantly different on 1% level. The difference between aggregation size of 15-30 and 45-60 mm is also significant in the 1% level. The aggregation size 30-45 mm with 75% surface coverage in on layer is the best treatment which is also economical and physible. The results show that more soil particles are trapped high speeds compared to low speeds. Coverage level and aggregate size have different effects on trapping dust. Trapping dust increases exponentially with coverage level and decrease exponentially with increase in slag size. Considering the laboratorial investigation invironment of this study the field studies must also be conducted and the results compared. Keywords: Slag mulch, Segzy plain, Wind tunnel, Wind erosion, Trapping eroded soil particles.

یکی از مسائل مهم مناطق خشک و نیمه خشک هدررفت و فرسایش خاک به وسیله باد می باشد. حرکت شن های روان و ایجاد طوفان های گرد و غبار خسارات زیادی را به انسان وارد می کند. از طرف دیگر نیز سرباره از محصولات فرعی و زائد صنایع فولاد سازی است که به صورت ضایعات، دفع شده و انباشت می شود و نحوه استفاده از آن به عنوان موضوعی اساسی مطرح است. بطوری که به ازای تولید یک تن فولاد، حدود 150 کیلوگرم از این ماده تولید می شود. بطور کلی سرباره حاوی 17% آهن، 5/52% اکسید کلسیم، 92/8% دی اکسید سیلیسیم، 2/2% اکسید منیزیم و مقدار زیادی عناصر ضروری دیگر است. در این تحقیق به بررسی و کاربرد استفاده از سرباره به عنوان مالچ جهت کنترل فرسایش بادی و تثبیت شن های روان با استفاده از دستگاه تونل باد پرداخته شده است. به این منظور یکی از بحرانی ترین کانون های فرسایش بادی در اصفهان بنام دشت سگزی که در شرق این استان واقع است و دارای خاک های فرسایش پذیر می باشد، به عنوان منطقه مطالعاتی انتخاب شد. در پژوهش حاضر سرباره فولاد سازی به عنوان پوشش مورد استفاده قرار گرفت. تیمارهای آزمایش شامل ضخامت در 2 سطح (1 و 2 لایه)، درصد پوشش در 4 سطح (25%، 50%، 75% و 100%)، دانه بندی در 3 سطح (30-15، 30-45 و 60-45 میلی متر) و سرعت باد در 7 گروه (5/13-5/12 و 5/12-5/ 11،5/11- 5/10 ،5/10-5/9 ،5/9-5/8 ،5/8-5/7 ،5/7- 5/6 متر بر ثانیه) و اثرات متقابل آنها و 4 تکرار در نظر گرفته شد و به منظور ایجاد بادهایی با سرعت معین در طول زمان مشخص از دستگاه سنجش فرسایش بادی که نوعی تونل باد قابل حمل است استفاده گردید. نمونه های خاک برداشت شده از منطقه سگزی، از ضخامت 20-0 سانتی متر بوده، که ابتدا تحت تیمارهای مختلف سرعت باد قرار گرفته و سرعت آستانه فرسایش بادی بدست آمد. سپس در پایه زمانی 5 دقیقه تحت تاثیر سرعت های بالاتر از سرعت آستانه قرار گرفته و میزان هدررفت خاک محاسبه شد. هم چنین به منظور تاثیر مالچ سرباره در به دام اندازی ذرات فرسایش یافته، تیمارهای انتخابی تحت شرایط قبلی مورد آزمایش قرار گرفتند. آزمایش به روش فاکتوریل و در قالب طرح کاملا تصادفی انجام شد و داده ها با استفاده از آزمون دانکن و تجزیه واریانس ANOVA و نرم افزارهای و Excle مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتند. نتایج نشان داد که گرچه ضخامت دو لایه مالچ میزان هدررفت کمتری نسبت به یک لایه دارد ولی از لحاظ آماری اختلاف معنی داری بین تعداد لایه ها در سطح 5 درصد وجود ندارد. مقایسه تاثیر تراکم های مالچ سرباره (درصد پوشش) نشان داد که سطح پوشش50% با سطح پوشش 25% و 75% اختلاف معنی داری در سطح 5 درصد ندارد ولی تراکم های 25 و 75 درصد مالچ سرباره اختلاف معنی داری در سطح 1 درصد دارند. بین دانه بندی 30-15 و 60-45 میلی متر نیز اختلاف معنی داری در سطح یک درصد مشاهده گردید. مالچ های سرباره با تراکم 75% و دانه بندی 45-30 میلی متر بصورت یک لایه بعنوان بهترین تیمار انتخاب شد که از نظر فاکتور اقتصادی بودن طرح و سهولت انجام کار نیز قابل توجیه است. نتایج بدست آمده نشان داد که به دام اندازی ذرات با افزایش سرعت باد، بیشتر می گردد. سطح پوشش و اندازه سرباره اثر متفاوتی بر روی انباشتگی گرد و غبار بادآورده دارند. بطوری که انباشتگی و تجمع گرد و غبار به صورت نمایی با افزایش سطح پوشش سرباره افزایش می یابد ولی به صورت نمایی با افزایش قطر سرباره کاهش می یابد. با توجه به انجام این تحقیق در محیط آزمایشگاهی، لازم است مالچ پاشی و پایداری مالچ در شرایط طبیعی نیز بررسی گردیده و با نتایج آزمایشگاهی مقایسه گردد. کلمات کلیدی: مالچ سرباره، دشت سگزی، تونل باد، انباشتگی، فرسایش بادی.