علوم آب و خاک

سیستم زهکشی پلکانی، نوعی سیستم زهکشی زیرزمینی است که در آن خطوط زهکش مجاور هم، در دو عمق متفاوت نصب می­شوند. در مدلی که در آزمایشگاه هیدرولیک گروه مهندسی آب دانشگاه فردوسی مشهد ساخته شد، از یک مخزن مکعب مستطیل به طول 2 متر و عرض و ارتفاع 1 متر از جنس آهن گالوانیزه استفاده گردید. در این مدل، دو ردیف زهکش با فاصله 20 سانتی‏متر از یکدیگر نصب گردید. زهکش‏ها از یک لوله سه جداره به قطر خارجی 16 میلی‏متر و از جنسPVC تهیه شدند. خاک  داخل مدل به­صورت سه لایه ریخته شد به طوری که یک لایه خاک کم نفوذ پذیربه ضخامت 20 سانتی‏متر و با هدایت هیدرولیکی 15/1 سانتی‏متر بر ساعت در بین دو  لایه خاک با نفوذپذیر به ضخامت­های30 سانتی‏متر برای لایه زیرین و 20 سانتی‏متر برای لایه بالایی با هدایت هیدرولیکی 55/1 سانتی‏متر بر ساعت قرار گرفت. تعدادی پیزومتر با فاصله 10 سانتی‏متر از یکدیگر در کف مدل نصب گردید. پس از تجهیز مدل به شیرهای قطع و وصل جریان زهکش‏ها، آزمایش­ها با یک آبیاری سنگین برای فواصل مختلف بین زهکش‏ها در اعماق 30 و 50 سانتی‏متر صورت پذیرفت و مقادیر ارتفاع سطح ایستابی به عنوان مقادیر مشاهده شده از مدل آزمایشگاهی استخراج گردید. نتایج نشان می­دهد در حالتی فاصله زه کش ها 25 سانتی‏متراست حداکثر ارتفاع سطح ایستابی با گذشت زمان به زهکش کم عمق نزدیک می شود و در مدت زمان حدود 24 ساعت به زهکش کم عمق می رسد و از آن زمان به بعد دبی زهکش کم عمق به صفر می رسیده و عملاً این زهکش از کار افتاده و تنها زهکش عمیق به کار خود ادامه می دهد. این مدت زمان برای حالتی که زهکش‏ها در فاصله 35 سانتی‏متری از یکدیگر قرار داشته باشند به 40 ساعت و برای فاصله های 60 و 75 سانتی‏متر به 48 ساعت افزایش می یابد. یافته ها با یک حل تحلیلی (آپادهیایا و چوهان، 2000) مقایسه و  تنها در محدوده کمی از پروفیل سطح ایستابی، که بیشتر منطقه بین دو زهکش را شامل می­شود، همخوانی داشته و با بیشتر شدن فاصله بین زهکش‏ها، زمان افت سطح ایستابی افزایش می­یابد. بیش ترین ناهماهنگی مربوط به شرایط مرزی در محل زهکش عمیق تر بود. چند معادله ی تجربی برای شرایط مرزی و برای زمان های مختلف پیشنهاد شد به طوری که همخوانی قابل قبول گردید. درستی چنین معادلاتی باید برای شرایط متفاوت دیگر بررسی شود.