نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• مسلم یزدانی ¹
• Hamid Azimzadeh ²
• حمیدرضا کریم زاده ³
• محسن سلیمانی ³

¹ دانشجوی دکتری مرتع‌داری، گروه مرتع و آبخیز، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه صنعتی اصفهان، ایران

² دانشیار، گروه محیط‌زیست، دانشکده منابع طبیعی و کویرشناسی، دانشگاه یزد، یزد، ایران

³ دانشیار، گروه بیابان، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه صنعتی اصفهان، ایران

چکیده

سابقه و هدف
تعیین مقدار عددی شدت فرسایش بادی و گردوغبار نیاز به اندازه‌گیری دقیق دارد. از سوی دیگر، تله‌های رسوبگیر با ویژگی‌های هندسی و ائرودینامیکی متفاوت، بازدهی گوناگونی در جمع‌آوری، نگهداشت و انتخابگری ذرات بادرفت دارد. ازاین‌رو، لازم است تا بازدهی تله‌ها تعیین و در سنجش مقدار فرسایش بادی مد نظر قرار گیرد. در این پژوهش بازدهی جمع‌آوری و نگهداشت دو نوع تله رسوب‌گیر فرسایش بادی Cox  Sand Catcher (CSC)  و Modified Wilson Cooke (MWAC) مقایسه شد. این دو تله، در مطالعات سنجش و پایش فرسایش بادی در دنیا و به تازگی در ایران استفاده شده است.  
 
مواد و روش‌ها
آزمون‌ها با استفاده از دو خاک کانون بحرانی فرسایش بادی کشور شامل گود گوار بافق و گاوخونی (سجزی) انجام شد. پایه‌های لازم برای استقرار تله و سینی خاک در تونل باد از نوع مکنده هوا، طراحی و ساخته شد. اندازه‌گیری‌ها در محیط آزمایشگاهی با تونل باد در سرعت‌های 1/6، 88/7، 35/9 و 62/10 متر بر ثانیه انجام و بازدهی جمع‌آوری، نگهداشت و انتخابگری ذرات برای دو تله اندازه‌گیری گردید.
 
نتایج و بحث
نتایج نشان داد بازدهی جمع‌آوری تله CSC در سرعت‌های 1/6، 88/7، 35/9 و 62/10 متر بر ثانیه برای خاک سجزی با بافت لومی شنی به ترتیب برابر با (11/1  61/20)، (47/2  06/43)، (12/5  90/35) و (78/1  41/29) درصد و برای نمونه خاک بافق با بافت شنی به ترتیب برابر با (35/3  35/25)، (00/4  33/47)، (19/5  68/41) و (83/3  11/33) می‌باشد و در تله MWAC نیز به ترتیب برای سرعت باد 1/6، 88/7، 35/9 و 62/10 متر بر ثانیه برای خاک با بافت لومی شنی به ترتیب برابر با (02/4  75/29)، (18/7  95/31)، (21/5  57/57) و (82/5  84/62) درصد و برای خاک با بافت شنی نیز به ترتیب برابر (83/8  92/43)، (34/4  23/44) و (97/2  19/47) است. همچنین در مورد بازدهی نگهداشت در هر دو تله رسوب‌گیر برای هر دو نوع بافت خاک مورد بررسی، بیش از 95 درصد بود. تله‌ها به‌طور عمده دارای انتخابگری کمتر در دو محدوده ذرات بسیار ریز (کمتر از ۱۰۰ میکرون) و بسیار درشت (بزرگ‌تر از ۱ میلیمتر) هستند، اما تله CSC با توجه به طراحی خاص، ذرات شن را با انتخابگری بیشتر جمع‌آوری می‌کند.
 
نتیجه‌گیری
به‌طورکلی با افزایش سرعت باد بازدهی جمع‌آوری تله MWAC برای هر دو نمونه خاک (شنی و لوم شنی) افزایش یافت ولی در تله CSC با افزایش تا سرعت حدود ۸ متر بر ثانیه و بعد کاهش برای هر دو بافت خاک همراه بود. دلیل این اختلاف، در ویژگی‌های هندسی و شکل تله است. تله‌ها به‌طور عمده دارای انتخابگری کمتر در دو محدوده ذرات بسیار ریز (کمتر از ۱۰۰ میکرون) و بسیار درشت (بزرگ‌تر از ۱ میلیمتر) می‌باشد، اما تله CSC با توجه به طراحی خاص، ذرات شن را با انتخابگری بیشتر جمع‌آوری می‌کند. بدین لحاظ بازدهی جمع‌آوری، نگهداشت و انتخابگری ارتباط تنگاتنگی با توزیع دانه‌بندی خاک، سرعت باد و فرم هندسی و ائرودینامیک تله دارد.
 

کلیدواژه‌ها

• تله رسوب‌گیر
• فرسایش بادی
• مدیریت سرزمین
• هدررفت خاک

عنوان مقاله [English]

A comparative study of CSC and MWAC sediment traps efficiency for loamy sand and sandy soil textures under laboratory conditions

نویسندگان [English]

• Moslem Yazdani ¹
• Hamidreza Azimzadeh ²
• Hamidreza Karimzadeh ³
• Mohsen Soleimani ³

¹ PhD Student in Rangeland Management, Department of Rangeland and Watershed Management, Faculty of Natural Resources, Isfahan University of Technology, Iran

² Associate Professor, Department of Environmental Sciences, Faculty of Natural Resources and Desert Studies, Yazd University, Yazd, Iran

³ Associate Professor, Department of Rangeland and Watershed Management, Faculty of Natural Resources, Isfahan University of Technology, Iran

چکیده [English]

Background and Objectives
Accurate measurement of wind erosion and dust intensity requires precise sediment traps. However, traps with varying geometric and aerodynamic properties differ in their efficiency for collecting, retaining, and selecting wind-blown particles. This study evaluates the collection efficiency, retention capacity, and particle selectivity of two widely used wind erosion sediment traps—the Cox Sand Catcher (CSC) and the Modified Wilson and Cooke (MWAC)—in Iran, where they have recently been implemented for wind erosion monitoring.
Methodology
Tests were conducted using soils from two wind erosion hotspots in Iran: God-e-Govar (Bafq) and Gavkhuni (Sajzi). A suction-type wind tunnel was equipped with custom-designed bases for the traps and soil trays. Experiments were performed in a controlled laboratory setting at wind speeds of 6.1, 7.88, 9.35, and 10.62 m/s. Collection efficiency, retention capacity, and particle selectivity were measured for both traps.
Results
For loamy sand soil, the CSC trap’s collection efficiency at wind speeds of 6.1, 7.88, 9.35, and 10.62 m/s was 20.61 ± 1.11%, 43.06 ± 2.47%, 35.90 ± 5.12%, and 29.41 ± 1.78%, respectively. For sandy soil from Bafq, efficiencies were 25.35 ± 3.35%, 47.33 ± 4.00%, 41.68 ± 5.19%, and 33.11 ± 3.83%. In contrast, the MWAC trap’s efficiencies for loamy sand were 29.75 ± 4.02%, 31.95 ± 7.18%, 57.57 ± 5.21%, and 62.84 ± 5.82%, and for sandy soil, 43.92 ± 8.83%, 44.23 ± 4.34%, and 47.19 ± 2.97% at the respective wind speeds. Both traps exhibited retention efficiencies exceeding 95% for both soil textures. Selectivity was lower for very fine particles (<100 µm) and very coarse particles (>1 mm), but the CSC trap showed greater selectivity for sand particles due to its design.
Conclusion
The MWAC trap’s collection efficiency increased with wind speed for both loamy sand and sandy soils, whereas the CSC trap’s efficiency peaked at approximately 8 m/s before declining. These differences stem from the traps’ geometric and aerodynamic designs. Both traps showed reduced selectivity for very fine (<100 µm) and very coarse (>1 mm) particles, with the CSC trap being more selective for sand particles. Collection efficiency, retention, and selectivity depend on soil particle size distribution, wind speed, and trap design.
 

کلیدواژه‌ها [English]

• Land management
• sediment trap
• soil loss
• wind erosion