طبقه بندی و تعیین شاخص های فرسایش پذیری مارن های استان تهران

واحدهای مارنی بیشترین رسوبات را در بین واحدهای سنگ شناسی در حوزه های آبخیز تولید می کنند و بنابراین در کاهش عمر مفید سدها، خسارات به تاسیسات برق آبی، سیل گیری، رسوبگذاری کانال های آبرسانی، مرگ و میر آبزیان و نقش بسزایی دارند. شناخت خصوصیات موثر در فرسایش پذیری مارن ها و طبقه بندی آنها می تواند در الویت بندی آنها جهت اقدامات اصلاحی و اتخاذ روش اصلاحی کمک شایانی نماید. در این تحقیق، جهت مقایسه واحدهای مارنی از نظر فرسایش پذیری در سطح استان تهران در دو ناحیه گرم و خشک (حوزه ایوانکی، شرق ورامین و گرمسار، اشتهارد و حسن آباد جنوب تهران) و مرطوب پرباران (حوزه سد طالقان)، از دو نوع کوچک و بزرگ بارانساز قابل حمل در صحرا استفاده گردید. نتایج هر بخش از حوزه کاری به قرار زیر است. در ناحیه اقلیم خشک مقادیر رواناب و رسوب هر یک از واحدهای مارنی (در 3 تکرار) اندازه گیری شد. سپس با استفاده از رگرسیون خطی چند متغیره، بین خصوصیات فیزیکوشیمیایی مارن ها (متغیرهای مستقل) و میزان رسوبدهی آنها (متغیر وابسته) رابطه برقرار شد. در این ارتباط، خصوصیاتی مانند ‭K ‬،‭EC ‬،‭SAR ‬به ترتیب ،‮‭3/5 89‬ و‮‭1/5‬ درصد تغییرات رسوب تولید شده را در واحدهای مختلف مارنی توجیه نمودند. آنالیز تجزیه واریانس داده های رسوب، مارن ها را به چهار گروه ‭A ( ‬شامل واحد ‭OLs) ‬، ‭B ( ‬شامل واحد M3 )، ‭C ( ‬شامل واحدهای M،2M1 )و ‭D (‬شامل واحدهای ‭O-M‬، ‭OLg) ‬تقسیم نمود که میزان فرسایش پذیری به ترتیب از گروه ‭A ‬تا ‭D ‬کاهش می یابد. سپس خصوصیات فیزیکوشیمیایی این چهار گروه، مورد تجزیه واریانس قرار گرفتندو خصوصیات ‭Cl ‬،‭Na ‬،‭K ‬،‭EC ‬،‭SAR ‬در این چهار گروه در سطح 5/،‮‭0/01 0‬ و ‮‭0/001‬ دارای اختلاف معنی داری بودند. به منظور مقایسه انواع الگوهای فرسایش از نظر خصوصیات فیزیکوشیمیایی، از آزمون ‭t ‬استفاده گردید. نتایج این آزمون نشان داد که عواملی مانند ‭K ‬،‭SAR ‬،‭Cl ‬،‭EC‬و ‭SO‬4 در هر سه نوع فرسایش سطحی، شیاری و آبراهه ای دارای اختلاف معنی داری در سطح ‮‭0/05‬ و ‮‭0/01‬ بودند. نتایج تجزیه وتحلیل آزمایشات ‭XRD ‬تعداد ‮‭27‬ نمونه از مارن های منطقه نشان داد که اگرچه افزایش مقدار میانگین کانی های انبساطپذیر( مونت موریلونیت و ورمی کولیت ) در واحدهای سازند قرمز زیرین ‭(OLs OLg ) ‬و سازند قرمز بالایی ‭(M‬،1 M2 ، M3 ) با میزان رسوبدهی این واحدها همخوانی دارد ولی این همخوانی در واحدهای ‭EK‬، ‭O-M ‬نسبت به هم و نسبت به واحدهای دیگر مشاهده نشد. جهت بررسی امکان طبقه بندی مارن ها از نظر سنی و منشا، آنالیز تجزیه به مولفه های اصلی برای عناصر فرعی و اکسیدهای اصلی استفاده گردید. این آنالیز برای عناصر فرعی به خوبی توانست چهار سازند ک ند ‭(EK )‬، سازند قرمز زیرین ‭(L.R.F )‬، سازند قم ‭(Q.F ) ‬و سازند قرمز بالایی ‭(U.R.F ) (‬که از نظر سنی و منشا متفاوتند) را از هم تفکیک نماید ولی این روش برای اکسیدهای اصلی نتیجه نداد. نتایج تجزیه واریانس عناصر فرعی و اکسیدهای اصلی این چهار سازند این موضوع را تایید نمود. مقدار عناصر فرعی ‭Mn‬، ‭Ti‬، ‭Nb‬، ‭Cr‬، ‭V ‬در این چهار گروه دارای اختلاف معنی داری در سطح ‮‭0/05‬ و ‮‭0/01‬ بودند. اما هیچ یک از اکسیدهای اصلی در این چهار گروه اختلاف معنی داری نداشتند. در حوزه سد طالقان واحدهای مارنی بالادست سد بررسی شد. دراین حوزه، ابتدا با تجزیه تحلیل نمونه های سازند برداشت شده ازمنطقه براساس واحدهای کاری ژیومرفولوژی، واحدهای نیوژن برمبنای خصوصیات شیمیایی و املاح موجود درنمونه ها به چندین زیرواحد تفکیک و سپس درهرزیرواحد رواناب و رسوب معلق با شبیه سازی بارش در دو شدت 6 و ‮‭12‬ میلی متر در دقیقه ودر سه تداوم (صفر تا‮‭10‬دقیقه، صفرتا ‮‭20‬ دقیقه وصفر تا ‮‭30‬ دقیقه) اندازه گیری شد. نتایج حاصل از این مطالعه نشان می دهد که دراکثر نمونه ها نسبت تخریبی به کل املاح موجود بیش از ‮‭1/9‬ بوده و لذا براساس روش پتی جان (‮‭1973‬) و با توجه به میزان املاح غالب پنج زیرواحد شامل سیلت سنگ هالیتی‭(NgSiH)‬، سیلت سنگ‭(NgSi)‬، رس سنگ‭(gy‬1‭C)‬، رس سنگ ژیپسی‭(gy‬1‭CG) ‬و رس سنگ هالیتی‭(gy‬2‭CH) ‬تفکیک گردید. بررسی میزان رسوب معلق ومقایسه میانگین ها به روش دانکن نشان می دهد که در سطح ‮‭0/05‬ احتمال، زیرواحد ‭NgSiH ‬رسوب معلق بیشتری را تولید کرده و بعد ازآن زیرواحدهای ‭NgSi‬، ‭gy‬2‭CH‬، ‭gy‬1‭CG ‬و‭gy‬1‭C ‬قرار دارد. بررسی مقادیر رواناب و مقایسه میانگین ها به روش دانکن نشان داد که درسطح ‮‭0/05‬ احتمال، زیرواحد ‭NgSiH ‬رواناب بیشتری را تولید کرده و بعد از آن زیرواحدهای ‭NgSi‬، ‭gy‬2‭CH‬، ‭gy‬1‭CG ‬و ‭gy‬1‭C ‬قرار دارند. بررسی روند تولید رسوب معلق با گذشت زمان نشان داد که زیرواحدهای ‭NgSiH ‬و‭NgSi ‬با توجه روند تولید رواناب به سرعت به حالت ثابت از نظر تولید رسوب معلق می رسند ولی زیرواحدهای ‭gy‬1‭CG ‬و ‭gy‬1‭C ‬هرچند که میزان رسوب معلق کمی را در زمان های اولیه(‮‭10‬ دقیقه اول ودوم) ایجاد می کنند ولی با گذشت زمان به خاطر اشباع شدن رس ها وایجاد جریان های لاوی، میزان رسوب معلق آنها به خصوص در‮‭10‬ دقیقه سوم به شدت افزایش می یابد. همچنین بررسی روند رواناب با گذشت زمان نشان می دهد که از نظر تولید رواناب زیرواحدهای ‭NgSiH ‬و ‭NgSi ‬به سرعت به حالت اشباع رسیده ودرآنها تولید رواناب ثابت می شود. روش تجزیه تحلیل عاملی نشان داد که از بین ‮‭21‬ متغیر فیزیکی، شیمیایی و مکانیکی اندازه گیری شده، متغیرهای سیلت، منیزیم، کلر، گچ، هدایت الکتریکی، با ‮‭87/6‬ درصد تغییردرداده های اصلی را بیان می کنند. تجزیه تحلیل رگرسیونی با استفاده از رگرسیون چند متغیره با در نظرگرفتن فاکتورهای شاخص نمونه ها انجام گرفت و در نهایت مدل های رگرسیونی چند متغیره بین متغیرهای شاخص سازند و میزان رواناب و رسوب معلق ارایه گردید‭. QS =-‬‮‭42/1‬+‮‭85/7‬ ‭EC+‬‮‭1/7‬ (‮‭10‬)-2 ‭Silt -‬‮‭2.1‬ ‭Mg R = ‬‮‭986/0‬ + ‮‭57/7‬ ‭EC +‬‮‭1.10‬‭CaS