خلاصه

نفوذ نقش مهمی در تأثیرگذاری بر پایداری شیب دارد. با این حال، تأثیرات شکست شیب بر نفوذ و تکامل نفوذ در طول زمان و مکان نامشخص است. ما نرخ نفوذ را در لس دست نخورده و لس آشفته در سال‌های مختلف و در مکان‌های مختلف روی بدنه‌های لغزش لس بررسی و مقایسه کردیم. نتایج نشان داد که میانگین نرخ نفوذ اولیه در یک بدنه زمین لغزش جدید (راه‌اندازی شده در 11 اکتبر 2017) به طور چشمگیری بالاتر از بدنه زمین لغزش قبلی (راه‌اندازی شده در 17 سپتامبر 2011) بود و نرخ نفوذ هر دو نوع زمین لغزش بالاتر از نرخ لس دست نخورده نرخ نفوذ اولیه در بدنه زمین لغزش جدید به دلیل ظاهر شدن پوسته های فیزیکی در طی 4 تا 5 ماه پس از لغزش به شدت کاهش یافت. مشاهدات ما نشان داد که میزان نفوذ خاک آشفته در یک زمین لغزش در طول زمان تکامل یافته است و این که نرخ نفوذ به تدریج به میزان نفوذ لس دست نخورده نزدیک می شود. علاوه بر این، در لس دست نخورده، هر دو نرخ نفوذ اولیه و شبه پایدار در لس کمی بیشتر از پالئوسول بود، و در بدنه زمین لغزش قبلی، نرخ نفوذ در قسمت بالایی بالاترین، متوسط ​​در قسمت میانی بود. و پایین ترین در قسمت پایین. این مطالعه می‌تواند به ما کمک کند تا فرآیند تکامل نفوذ در لس‌های دست نخورده، لغزش‌های قبلی و زمین لغزش‌های جدید را بهتر درک کنیم. در لس دست نخورده، هر دو میزان نفوذ اولیه و شبه پایدار در لس کمی بیشتر از پالئوسول بود، و در بدنه زمین لغزش قبلی، نرخ نفوذ در قسمت بالایی، متوسط ​​در قسمت میانی، و کمترین میزان نفوذ بود. در قسمت پایین این مطالعه می‌تواند به ما کمک کند تا فرآیند تکامل نفوذ در لس‌های دست نخورده، لغزش‌های قبلی و زمین لغزش‌های جدید را بهتر درک کنیم. در لس دست نخورده، هر دو میزان نفوذ اولیه و شبه پایدار در لس کمی بیشتر از پالئوسول بود، و در بدنه زمین لغزش قبلی، نرخ نفوذ در قسمت بالایی، متوسط ​​در قسمت میانی، و کمترین میزان نفوذ بود. در قسمت پایین این مطالعه می‌تواند به ما کمک کند تا فرآیند تکامل نفوذ در لس‌های دست نخورده، لغزش‌های قبلی و زمین لغزش‌های جدید را بهتر درک کنیم.

کلید واژه ها:

رانش زمین ؛ نفوذ ؛ لس ; لس آشفته ; پوسته های فیزیکی

1. معرفی

نفوذ و فروپاشی قوی لس به ترتیب عوامل برون زا و درون زا هستند که به لغزش لسی و شکست ثانویه بدنه های زمین لغزش کمک می کنند [ 1 ، 2 ، 3 ، 4 ، 5 ، 6 ]. در سال های اخیر، مناطق پوشیده از لس به دلیل شرایط آب و هوایی متغیر و فعالیت های انسانی، مستعد لغزش های ناشی از بارندگی بوده اند [ 7 ، 8 ، 9 ]. علاوه بر این، بدنه‌های زمین لغزش در مقیاس بزرگ به دلیل افزایش نرخ نفوذ، شکست ثانویه را نشان می‌دهند [ 10 ، 11 ، 12 ]]. این پدیده وضعیت را در مناطق مستعد زمین لغزش بدتر می کند.
نرخ نفوذ را می توان برای ارزیابی سرعت ورود آب به خاک استفاده کرد و نرخ نفوذ بالا به دلیل افزایش محتوای آب و فشار آب منفذی، مقاومت برشی خاک را تا حد زیادی کاهش می دهد [ 13 ، 14 ، 15 ، 16 ، 17 ]. لس با اتصالات عمودی به خوبی توسعه یافته و جمع شدن قوی مشخص می شود که به طور قابل توجهی بر روند نفوذ تأثیر می گذارد [ 3 ، 18 ]]. فروپاشی لس به دلیل تخریب ساختار خاک در طول فرآیند لغزش بدتر می شود و باعث خرابی های ثانویه بیشتر بدنه زمین لغزش می شود. بر اساس مطالعات آماری، 94.2 درصد زمین لغزش ها با بارندگی همراه است و 5.6 درصد از زمین لغزش های قبلی در دوره 2011-2016 در فلات لس چین دوباره فعال شده اند [ 19 ، 20 ، 21 ].
بسیاری از مطالعات نشان داده‌اند که شیب‌های لس به دلیل ظرفیت نفوذ بالا و قابلیت جمع‌شوندگی، به ویژه در زیر بارندگی شدید یا آبیاری، تمایل به شکست دارند [ 9 ، 16 ، 20 ]. با این حال، فرآیند نفوذ و ویژگی‌های لس و بدنه زمین لغزش بسیار پیچیده است و تحت‌تاثیر خواص فیزیکی، حالت بازیافت، پوسته، جنبه شیب ساختار و گرادیان است [ 22 ، 23 ، 24 ، 25 ]. چندین مطالعه بر روی ویژگی‌های نفوذ، مکانیسم‌های شکست و سیستم‌های محرک زمین لغزش‌های لس بر اساس پایش میدانی نفوذ بارندگی و آزمایش‌های آزمایشگاهی متمرکز شده‌اند [ 1 ], 15 , 26 , 27 ]. با این حال، توجه کمی به تکامل مکانی و زمانی ویژگی‌های نفوذ در بدنه‌های زمین لغزش، به ویژه در زمین لغزش‌های اخیر شده است. در واقع، تغییرپذیری و روند نفوذ در یک زمین لغزش، عوامل بسیار مهمی برای ارزیابی پایداری دامنه‌ها و بدنه‌های زمین لغزش در مقیاس بزرگ هستند [ 22 ، 28 ، 29 ].
در این مطالعه، بررسی‌های میدانی، آزمایش‌های نفوذ و آزمایش‌های آزمایشگاهی بر روی لس دست‌نخورده (UDL)، بدنه زمین لغزش قبلی (PLB) و بدنه لغزش جدید (NLB) مرتبط با زمین لغزش آجرکاری Jiwachang انجام شد. علاوه بر این، تحقیقات و آزمایش‌های متوالی بر روی NLB انجام شد. با توجه به نتایج، سعی می‌کنیم توضیح دهیم که چگونه ویژگی‌های نفوذ با شکست شیب تغییر کرده و چگونه نفوذ در طول زمان و مکان تکامل یافته است.

2. منطقه مطالعه

جدول بایلو لس (263 کیلومتر مربع ) در 5 کیلومتری شرق شهر شیان، استان شانشی، چین واقع شده است ( شکل 1 a,b). طول و عرض به ترتیب 28 کیلومتر و 6 تا 10 کیلومتر است. واحد چینه شناسی شامل نهشته هایی از لس مالان است که در پلیستوسن پسین تشکیل شده و به دلیل جمع شدنی بودن به آب بسیار حساس است [ 30 ] و لس لیشی که در پلیستوسن میانی تشکیل شده و از لایه های لس و پالئوسول بین لایه ای تشکیل شده است. 3 ]. منطقه Bailu Loess Tableland دارای آب و هوای نیمه مرطوب قاره ای موسمی است و در منطقه معتدل گرم است، با میانگین بارندگی سالانه 560 میلی متر و میانگین دمای 13.1 درجه سانتی گراد [ 31 ].]. بارندگی بیشتر در تابستان و پاییز به صورت بارش های شدید متمرکز بوده و شدت آن از 1 میلی متر در ساعت تا 20 میلی متر در ساعت متغیر است. زمین لغزش کارخانه آجرپزی جیواچانگ (34°16’00″ شمالی، 109°05’49″ شرقی) در گوشه شمال غربی منطقه بایلو لس Tableland واقع شده است ( شکل 1 ب). این زمین لغزش با سرعت بالا و ریزش طولانی مشخص می شود. زمین لغزش کارخانه آجرپزی جیواچانگ در 17 سپتامبر 2011 بر اثر بارش شدید آغاز شد. علاوه بر این، حفاری آجرپزی تا حدودی به این رانش زمین کمک کرد و این رانش زمین باعث تخریب آجرکاری و کشته شدن 32 نفر شد [ 7 ]. کد QR ( شکل 1 g) پانورامایی از زمین لغزش کارخانه آجرپزی Jiwachang را نشان می دهد که توسط یک وسیله نقلیه هوایی بدون سرنشین (UAV) ایجاد شده است.

3. بررسی میدانی

بر اساس بررسی میدانی، زمین لغزش معمولی N3 (از این پس NLB نامیده می شود) برای آزمایش های نفوذ انتخاب شد. پارامترهای مشخصه PLB، لغزش های اخیر و جریان لغزش ها، در طول بررسی ثبت شد ( جدول 1 ، شکل 1 c-h و شکل 2 ). ضخامت رسوبی L1 (اولین لایه لس در لس مالان)، S1 (اولین لایه پالئوسول در لس لیشی) و L2 (اولین لایه لس در لس لیشی) 8 متر، 2 متر و 6 متر است. ، به ترتیب. در مجموع، تقریبا 90٪ از PLB توسط چمن ( شکل 2 الف) و پوسته های بیولوژیکی ( شکل 2 ج)، پوسته خزه ( شکل 2) پوشیده شده است.د) و پوسته های فیزیکی در سطح خاک فراوان یافت شد. با این حال، پوسته چمن و خاک در NLB در 24 اکتبر 2017 مشاهده نشد ( شکل 2 b,e). قطر بلوک های لس تکه تکه شده 5 تا 120 سانتی متر بود، اما قطر بیشتر کلوخه ها کمتر از 10 سانتی متر بود، که به این معنی است که ساختار خاک در NLB به شدت مختل شده است.

4. مواد و روش ها

4.1. نرخ نفوذ درجا و اندازه‌گیری شاخص فیزیکی

یک نفوذ سنج تک سیلندر (S-CP) (قطر 4.8 سانتی متر، طول 10 سانتی متر) برای اندازه گیری نرخ نفوذ شبه پایدار (QIR) و نرخ نفوذ اولیه (IIR) خاک استفاده شد [ 13 ، 32 ، 33 ]. در طول آزمایش‌های نفوذ در محل، قبل از قرار دادن S-CP، پوشش گیاهی به سطح خاک بریده شد و هنگام انتخاب محل آزمایش از حفره‌های حیوانی اجتناب شد. برای تعیین QIR ممکن است چندین اندازه گیری لازم باشد. کل فرآیند تقریباً 1 تا 3 ساعت برای هر محل آزمایش نیاز داشت. پس از پایان آزمایش نفوذ، 5 نمونه خاک با فشار آهسته یک حلقه هسته (ابعاد 5 سانتی متر، حجم 100 سانتی متر مکعب) جمع آوری شد .) به خاک نزدیک محل آزمایش. نمونه‌ها سپس در دمای 105 درجه سانتی‌گراد به مدت 12 ساعت در آزمایشگاه خشک شدند و برای اندازه‌گیری رطوبت قبلی، چگالی ظاهری و تخلخل خاک استفاده شدند.

IIR و QIR با استفاده از معادله زیر محاسبه شدند [ 34 ]:

من=(Vدبلیوتی)×(1/آ)

جایی که i IIR یا QIR است، VW حجم آب نفوذ شده، t زمان لازم برای نفوذ آب، و A مساحت سیلندر است (A = πr 2 ، r = 2.4 سانتی متر).

چگالی ظاهری (g/cm3 ) با استفاده از رابطه زیر محاسبه شد [ 34 ]:

بد=ρ1+0.01w=متر0v1+0.01w

که در آن Bd چگالی ظاهری، ρ چگالی خاک مرطوب، m 0 وزن خاک مرطوب، v حجم حلقه هسته (100 سانتی متر مکعب ) ، و w مقدار رطوبت (%) است.

تخلخل (%) با استفاده از رابطه زیر [ 34 ] محاسبه شد:

پ=(1-بدρد)×100

که در آن P تخلخل، Bd چگالی ظاهری، ρd وزن مخصوص است، همانطور که در آزمایشگاه اندازه گیری می شود.

4.2. طراحی تجربی

برای مقایسه تفاوت در میزان نفوذ بین UDL، PLB، و NLB، مجموعه‌ای از آزمایش‌ها در 18 تا 26 اکتبر 2017 در لایه‌های خاک L1، S1 و L2 ( شکل 3 الف)، بالا و میانی انجام شد. و قسمت های پایینی PLB ( شکل 3 ب) و قسمت های بالایی و پایینی NLB ( شکل 3)ج). سطوح صاف برای آزمایش نفوذ انتخاب شدند و فاصله بین نقاط آزمایشی در UDL، PLB و NLB به ترتیب 5 متر، 50 متر و 5 متر بود. لازم به ذکر است که اندازه گیری QIR از NLB در طول آزمایش به دلیل جمع شدن قوی لس تکه تکه شده دشوار بود. بنابراین، تنها IIR خاک بر روی NLB اندازه گیری شد. آزمایش‌های نفوذ متوالی برای شناسایی تغییرات در نرخ نفوذ در NLB در 14 مارس 2018 و 17 جولای 2018 انجام شد.

4.3. تحلیل آماری

تفاوت در IIR، چگالی ظاهری و تخلخل در UDL، PLB، و NLB با ANOVA یک طرفه ( P <0.05) پس از آزمایش برای همگنی واریانس ارزیابی شد. نتایج در این مطالعه به صورت میانگین ± خطای استاندارد میانگین (SEM) بیان شده است. برای ارزیابی تفاوت‌ها در نتایج آزمایش‌های نفوذ انجام شده در NLB در 14 مارس 2018 و 17 جولای 2018، از آزمون t مستقل ( 05/ 0p <) استفاده شد. ، IL، ایالات متحده آمریکا).

5. نتایج

5.1. وقوع زمین لغزش و جریان رانش همراه با بارش

برای PLB، سه لغزش اخیر و چهار جریان لغزش در آجرپزی Baqiao به دلیل بارندگی شدید رخ داده است ( شکل 1 g). بارندگی انباشته قبلی (3 تا 17 سپتامبر 2011) به 244.3 میلی متر رسید و بارش روزانه 40.2 میلی متر (17 سپتامبر 2011) بود ( شکل 4 a). زمین لغزش ها و جریان لغزش های اخیر ( شکل 1 c-f,h) در طول دوره از 4 تا 11 اکتبر 2017، در قسمت بالای PLB آغاز شد. بارندگی انباشته قبلی (23 سپتامبر تا 11 اکتبر 2017) به 155 میلی متر رسید و بارش روزانه 30 میلی متر (11 اکتبر 2017، زمانی که زمین لغزش N3# آغاز شد) بود ( شکل 4)ب) با توجه به ایستگاه هواشناسی Baqiao. یک لغزش جریان در مقیاس کوچک در 6 اکتبر 2017 رخ داد ( شکل 1 e)، اما لغزش های جریان بزرگتر در 11 اکتبر 2017 ( شکل 1 ساعت)، به دنبال بارندگی شدید از 9 تا 11 اکتبر 2017 رخ داد. بارش مداوم دلیل اصلی وقوع چندین زمین لغزش و رانش زمین

5.2. تفاوت های فضایی در ویژگی های نفوذ در بین سایت ها

قسمت های مختلف UDL، PLB و NLB با تفاوت های زیادی در نرخ نفوذ مشخص می شوند ( شکل 5 ). در UDL، IIR در لایه خاک L1 (میانگین ± SEM = 0.9 ± 5.8 میلی متر در دقیقه)، متوسط ​​در لایه L2 (1.8 ± 4.9 میلی متر در دقیقه) و در لایه خاک S1 (0.7 ± 2.6 میلی متر در دقیقه) کمترین بود. /min) ( شکل 5 )، اما تفاوت ها بسیار اندک بود. در PLB، IIR در قسمت بالایی (4.0 ± 20.9 میلی متر در دقیقه)، متوسط ​​در قسمت میانی (5.2 ± 16.4 میلی متر در دقیقه) و کمترین در قسمت پایین (3.8 ± 11.3 میلی متر در دقیقه) بود ( شکل 5 ). در NLB، IIR در قسمت پایین بالاتر (968.3 ± 68.1 میلی متر در دقیقه) و پایین تر در قسمت بالایی (742.6 ± 89.4 میلی متر در دقیقه) بود ( شکل 5 ).). علاوه بر این، QIR در L1 بالاترین، در L2 متوسط ​​و در S1 کمترین ( شکل 5 ) در UDL بود. در PLB، QIR در قسمت بالا بالاترین، در قسمت میانی متوسط ​​و در قسمت پایین کمترین بود ( شکل 5 ).
قابل توجه است که میانگین IIR در NLB تقریباً 200 برابر و 60 برابر بیشتر از IIR در UDL و PLB بود. جای تعجب نیست که سرعت نفوذ آب به خاک ترک خورده بسیار بیشتر از UDL و بدنه لغزش هفت ساله بود. مقایسه PLB و UDL افزایش کوچک اما قابل توجهی را در IIR نشان می دهد و میانگین IIR در PLB 4.4 برابر بیشتر از UDL بود ( 0.05 > p ).

5.3. تفاوت پارامترهای فیزیکی در سایت ها

چگالی ظاهری و تخلخل از خصوصیات فیزیکی اساسی خاک هستند. این خصوصیات تأثیر مستقیمی بر خواص نفوذ خاک و مهاجرت املاح دارند [ 35 ، 36 ، 37 ، 38 ]. بر اساس نتایج تولید شده برای UDL، PLB و NLB ( شکل 6 )، UDL دارای بالاترین جرم ظاهری خاک و کمترین تخلخل بود، در حالی که NLB دارای کمترین جرم ظاهری خاک و بیشترین تخلخل بود. خاک های آشفته (PLB و NLB) افزایش بزرگ و قابل توجهی ( P <0.05) در تخلخل در مقایسه با UDL (توالی های لس- پالئوسول) نشان دادند. در میان خاک های آشفته، یک خاک کوچک و ناچیز وجود داشت ( ص= 0.074) افزایش در PLB در مقایسه با NLB.

5.4. تکامل زمانی نرخ نفوذ در زمین لغزش اخیر

برای مطالعه تکامل زمانی و تأثیر پوسته‌های فیزیکی بر نرخ نفوذ در زمین لغزش اخیر، آزمایش‌های نفوذ متوالی در قسمت بالایی و پایینی NLB در 14 مارس 2018 و 17 جولای 2018 انجام شد ( جدول 2 ). فاصله بین سایت های آزمایش پوسته شده و پوسته پوسته شده 0.4-0.5 متر بود. نتایج نشان داد که میانگین IIR در 26 اکتبر 2017 (بدون پوسته) به طور چشمگیری بیشتر از 14 مارس 2018 (پوسته پوسته) و 17 جولای 2018 ( جدول 2 ) بود، در حالی که تفاوت در میانگین نرخ نفوذ بین سایت‌های پوسته‌دار کوچک بود، از 14 مارس 2018 تا 17 ژوئیه 2018 کاهش ناچیز نشان داد ( 794/0 = p ) ( جدول 2 )). با این حال، کاهش قابل توجهی از 14 مارس 2018 تا 17 ژوئیه 2018 در سایت های پوسته پوسته شده وجود داشت ( 05/ 0p <) ( جدول 2 )، و نتایج حاصل از هر دو تاریخ در کرت های پوسته پوسته شده بیشتر از سایت های پوسته دار بود ( 05/0 > p ) ( جدول 2 ).

6. بحث

6.1. دلیل تفاوت های فضایی در میزان نفوذ

در این مطالعه، نتایج آزمایش نفوذ نشان داد که میانگین نرخ نفوذ در NLB به طور چشمگیری بالاترین، در PLB متوسط ​​و در UDL کمترین بود. همانطور که انتظار می رفت، بالاترین IIR در NLB رخ داد که می توان آن را به درجه بالایی از جمع شدن لس های تکه تکه شده و عدم انسداد توسط پوسته ها در سطح خاک نسبت داد [ 4 ، 29 ، 39 ]. مقدار IIR در PLB 4.4 برابر بیشتر از UDL بود، و ما این نتیجه را به ساختار سست لس آشفته و سیمان شدن ضعیف بین ذرات خاک نسبت دادیم که به راحتی در مدت کوتاهی به سطح UDL بازیابی نمی شود. زمان [ 37]. علاوه بر این، وضعیت بازیابی و پوسته های سطحی خاک می توانند تفاوت های فضایی در PLB را به حساب آورند. در UDL، نرخ نفوذ در لایه‌های لس (L1 و L2) بیشتر از لایه پالئوسول (S1) بود، که می‌توان آن را به داشتن چگالی ظاهری کمتر و تخلخل بالاتر نسبت به لس نسبت داد.

6.2. نقش و عملکرد پوسته های فیزیکی در میزان نفوذ در یک زمین لغزش اخیر

میانگین IIR از 855.4 میلی‌متر در دقیقه در 26 اکتبر 2017 (بدون پوسته)، به 11.6 میلی‌متر در دقیقه در 14 مارس 2018 (جدول 2) به شدت کاهش یافت ( جدول 2 ). ما این کاهش را به ظاهر پوسته های فیزیکی نسبت دادیم. از سوی دیگر، میزان نفوذ در 17 ژوئیه 2018 به طور قابل توجهی کمتر از 14 مارس 2018 در کرت های اسکالپ شده بود ( جدول 2 )، که می توان آن را به اثر تراکم مربوط به کیفیت خاک نسبت داد. فرآیندهای اکوسیستم نفوذ، رواناب سطحی و فرسایش تحت تأثیر شرایط سطحی خاک هستند [ 40 ، 41 ]. نرخ نفوذ احتمالاً در مناطق بدون انسداد پوسته سطحی خاک بیشتر است [ 13 ، 42 ،43 ]، به ویژه برای خاک های آشفته. با توجه به روشی که پوسته‌ها بر توزیع آب‌های سطحی تأثیر می‌گذارند، تأثیرات پوسته‌ها بر نرخ نفوذ و تغییرپذیری در یک زمین لغزش اخیر ناشناخته است.
اول، برای مطالعه بهتر تکامل زمانی نفوذ در زمین لغزش های اخیر، درک مکانیسم تشکیل و مدت زمان پوسته های فیزیکی ضروری است. مطالعات قبلی فرض کرده اند که تأثیرات قطرات باران محرک اصلی تشکیل پوسته فیزیکی است [ 44 ، 45 ] و شدت بارندگی بر ضخامت پوسته فیزیکی تأثیر می گذارد. آزمایش های بارش شبیه سازی شده نشان داده است که ضخامت پوسته به آرامی با افزایش شدت بارندگی افزایش می یابد [ 45 ، 46 ]. با این حال، محققان نظرات متفاوتی در مورد مدت زمان تشکیل پوسته فیزیکی دارند. الدریج معتقد بود که این فرآیند در شرایط بارندگی مناسب به یک سال نیاز دارد [ 29]، در حالی که برسون معتقد بود که پوسته فیزیکی احتمالاً پس از یک یا دو بارندگی و خشک شدن رخ می دهد [ 22 ]. در مطالعه هان، پوسته ها به سرعت در شرایط آزمایشگاهی (در عرض یک ساعت) شکل گرفتند [ 44 ]. صرف نظر از این، همه این محققان موافقند که یک پوسته فیزیکی می تواند به طور چشمگیری میزان نفوذ را کاهش دهد. در این مطالعه، داده‌های حاصل از تحقیقات متوالی انجام شده بر روی NLB ( شکل 7 ) نشان می‌دهد که تشکیل پوسته فیزیکی به چهار تا پنج ماه زمان نیاز دارد و ضخامت پوسته به آرامی افزایش می‌یابد ( جدول 3).). داده های ایستگاه هواشناسی Baqiao نشان داد که یک سوم از روزهای ژانویه 2018 برفی یا بارانی بوده و میانگین دمای روزانه آن 1- درجه سانتی گراد است. سپس، دما از 12 فوریه 2018 به تدریج افزایش یافت. بنابراین، به دلیل اثرات برف سنگین، بارندگی و افزایش دما، پوسته های فیزیکی مشخصی در 14 مارس 2018 پیدا شد ( شکل 7 ب)، و ضخامت پوسته به آرامی از 0.5- افزایش یافت. 1.5 میلی متر (14 مارس 2018) تا 1-2 میلی متر (17 ژوئیه 2018) ( جدول 3 ). بر اساس تأثیر پوسته های فیزیکی بر میزان نفوذ، نتایج نشان داد که پوسته های فیزیکی مسئول کاهش سریع اولیه در نرخ نفوذ هستند. با این حال، در طول مقیاس های زمانی طولانی تر، نرخ نفوذ به آرامی کاهش یافت.

6.3. نقش و عملکرد پوسته‌های بیولوژیکی و پوسته‌های خزه بر روی بدنه لغزشی

پوسته های فیزیکی، پوسته های بیولوژیکی و پوسته های خزه انواع اصلی پوسته های خاک هستند. با این حال، مدت زمان تشکیل پوسته بیولوژیکی بسیار بیشتر از پوسته های فیزیکی است. در واقع، بازیابی پوسته های بیولوژیکی به 5 تا 20 سال نیاز دارد [ 47 ]، و مطالعات دیگر نشان داده اند که پوسته های بیولوژیکی می توانند در عرض 6 سال پس از مرگ درختچه ها در خاک برهنه تشکیل شوند [ 48 ]. مقادیر بیشتر بارندگی باعث رشد خزه و گلسنگ پس از تثبیت خاک توسط سیانوباکتری ها می شود [ 47 ]. بنابراین، این روند رشد آهسته دلیلی است که در تحقیقات اخیر (17 جولای 2018) هیچ پوسته بیولوژیکی یا خزه ای روی NLB یافت نشد ( شکل 7)د). در مقابل، پوسته های فیزیکی، پوسته های بیولوژیکی و پوسته های خزه روی PLB مشاهده شد و ضخامت پوسته ها به ترتیب 0.5-2 سانتی متر، 0.5-1 سانتی متر و 2-3 سانتی متر بود. حدس زده می شود که پوسته های بیولوژیکی می توانند در طی 5 تا 7 سال پس از تشکیل زمین لغزش در خاک آشفته ایجاد شوند. علاوه بر این، مدتها است که بحث در مورد اینکه آیا تشکیل پوسته بیولوژیکی باعث کاهش یا افزایش نرخ نفوذ می شود وجود داشته است. تحقیقات وارن [ 49 ] نشان داد که طبق 13 مطالعه، اکثر پوسته های بیولوژیکی تأثیر مثبتی بر نفوذ دارند. این نتیجه ممکن است برای نرخ نفوذ بالاتر در PLB در مقایسه با UDL باشد.

6.4. تکامل زمانی نرخ نفوذ در یک زمین لغزش اخیر

شکست لس می تواند ریزساختار خاک را تغییر دهد و بر خواص ژئوتکنیکی ماکروسکوپی آن تأثیر بگذارد. بنابراین، سیمان شدن بین ذرات و مقاومت برشی خاک آشفته کمتر از خاک دست نخورده است [ 37 ، 50 ]. در واقع، این تغییرات تاثیر قابل توجهی بر نفوذ دارند. بنابراین، لغزش‌های لسی می‌توانند باعث شوند که نرخ نفوذ در طول یک تا سه ماه پس از تشکیل زمین لغزش به‌دلیل تغییرات در ساختار لس به طور قابل‌توجهی افزایش یابد [ 51 ، 52 ]. به دلیل تأثیرات وضعیت بازیابی، بارندگی، دما و فعالیت‌های میکروبی، پوسته‌های خزه و پوسته‌های بیولوژیکی شروع به تشکیل می‌کنند و به تدریج در عرض 5 تا 20 سال ضخیم می‌شوند [ 28 ].، 29 ، 53 ]، که باعث می شود نرخ نفوذ در زمین لغزش های اخیر به آرامی کاهش یابد [ 54 ]. با توجه به نتایج این مطالعه، ممکن است بیش از 10 سال برای خاک آشفته ناشی از لغزش زمین لازم باشد تا نرخ نفوذ مشابه UDL را بازیابی کند.

7. نتیجه گیری

آزمایش‌های ما نشان داد که فرآیند لغزش لس منجر به افزایش شدید نفوذ، به‌ویژه در یک زمین لغزش اخیر شد. میانگین IIR در NLB تقریباً 200 برابر و 60 برابر بیشتر از UDL و PLB بود. علاوه بر این، ظرفیت نفوذ در لایه لس کمی بیشتر از لایه پالئوسول بود. از نظر فضایی، میزان نفوذ در PLB در قسمت بالایی بالاترین، در قسمت میانی متوسط ​​و در قسمت پایین کمترین بود. تحقیقات و آزمایش‌های متوالی انجام‌شده بر روی NLB نشان داد که تشکیل پوسته‌های فیزیکی ناشی از قطرات باران باعث شد که نرخ نفوذ به مدت چهار تا پنج ماه به سرعت کاهش یابد و پس از آن به آرامی کاهش یافت.

منابع

  1. Tu، XB; Kwong، AKL؛ دای، اف سی؛ تام، ال جی؛ Min, H. پایش میدانی نفوذ بارندگی در یک شیب لس و تجزیه و تحلیل مکانیسم شکست زمین لغزش های ناشی از بارندگی. مهندس جئول 2009 ، 105 ، 134-150. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  2. کنگ، ی. Ruan، HN; Huang, XF آزمایش میدانی فشار زمین در یک شیب طبیعی لس در مقیاس بزرگ. KSCE J. Civ. مهندس 2017 ، 22 ، 1-8. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  3. لیو، تی اس لس و محیط زیست ; China Ocean Press: پکن، چین، 1985. [ Google Scholar ]
  4. ریاشچنکو، تی جی؛ آکولووا، وی وی. Erbaeva، MA Loessial خاک های Priangaria، Transbaikalia، مغولستان، و شمال غربی چین. کوات. بین المللی 2008 ، 179 ، 90-95. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  5. وانگ، جی جی. لیانگ، ی. ژانگ، اچ پی؛ وو، ی. Lin, X. لغزش لس ناشی از حفاری و بارندگی. زمین لغزش 2014 ، 11 ، 141-152. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  6. کیو، اچ جی. کوی، پی. رژمی، م. وانگ، ی. Hu, S. کنترل ارتفاع شیب و شیب بر روی اندازه لغزش لس در سطوح مختلف لغزش. فیزیک Geogr. 2017 ، 38 ، 303-317. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  7. ژوانگ، جی کیو؛ پنگ، JB برش شیب همراه – لغزش لسی ناشی از بارندگی طولانی: مطالعه موردی 17 اکتبر 2011. گاو نر مهندس جئول محیط زیست 2014 ، 73 ، 997-1011. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  8. Xu، XZ; Guo، WZ; لیو، YK; Ma، JZ; وانگ، WL; ژانگ، HW; گائو، اچ. رانش زمین در فلات لس چین: آخرین آمار همراه با نگاهی دقیق. نات. خطرات 2017 ، 86 ، 1393-1403. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  9. ژانگ، ایکس. لی، پی. Li، ZB; یو، جی. ویژگی‌ها و مکانیسم شکل‌گیری خطرات زمینی در 25 ژوئیه 2013، گروه Tianshui. محیط زیست علوم زمین 2017 ، 76 ، 219. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  10. کیو، اچ جی. کوی، پی. Regmi، توزیع و اندازه زمین لغزش پس از میلاد در مقابل امداد نسبی (استان شانشی، چین). گاو نر مهندس جئول محیط زیست 2018 ، 77 ، 1331-1342. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  11. ژانگ، اف. وانگ، جی. اثر متراکم شدن ناشی از آبیاری بر رفتار پس از شکست جریان لسی که در منطقه هیفانگ تای، گانسو، چین رخ می دهد. مهندس جئول 2018 ، 236 ، 111-118. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  12. کیو، اچ جی. کوی، پی. Hu، S. توزیع اندازه و اندازه اسلایدهای لس در پاسخ به ارتفاع شیب و شیب شیب بر اساس داده های بررسی میدانی. Geomat. نات. خطرات خطر. 2019 ، 10 ، 1443-1458. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  13. لوری، بی. هیکی، WJ; ارشد، م. Lal, R. پارامترهای آب خاک و کیفیت خاک. در روشهای سنجش کیفیت خاک ; Doran, JW, Jones, AJ, Eds. Segoe Rd: Madison, WI, USA, 1996; صص 143-155. [ Google Scholar ]
  14. خو، ال. کیائو، ایکس. وو، سی. اقبال، ج. Dai, F. علل عود زمین لغزش در یک سکوی لس با توجه به فرآیندهای هیدرولوژیکی. نات. خطرات 2012 ، 64 ، 1657-1670. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  15. ژو، YF; تام، ال جی؛ Yan، WM; دای، اف سی؛ Xu, L. مطالعه آزمایشگاهی بر روی رفتار خاک در شیب لسی در معرض نفوذ. مهندس جئول 2014 ، 183 ، 31-38. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  16. لنگ، ی. پنگ، جی. وانگ، کیو. منگ، ز. هوانگ، دبلیو. لغزش سیال در فلات لس رخ داد: مطالعه ای در زمین لغزش لس در زمین های جنوبی جینگ یانگ. مهندس جئول 2017 ، 236 ، 129-136. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  17. کوگان، جی. گراتچف، آی. Wang, G. زمین لغزش های کم عمق ناشی از بارندگی ناشی از طوفان گرمسیری سابق دبی، 31 مارس 2017. رانش زمین 2018 ، 15 ، 1215-1221 . [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  18. دربی شایر، E. خطرات زمین شناسی در زمین لس، با اشاره خاص به مناطق لس چین. Earth-Sci. Rev. 2001 , 54 , 231-260. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  19. کیو، اچ جی. رژمی، م. Cui، P. توزیع اندازه اسلایدهای لس در رابطه با ارتفاع شیب محلی در مورفولوژی های مختلف شیب. Catena 2016 ، 145 ، 155-163. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  20. کیو، اچ جی. کوی، پی. Regmi، AD تأثیر توپوگرافی و حجم بر تحرک اسلایدهای لس در سطوح مختلف لغزش. Catena 2017 ، 157 ، 180-188. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  21. ژانگ، اف. هوانگ، X. روند و توزیع مکانی و زمانی زمین لغزش های مرگبار ناشی از اثرات غیر لرزه ای در چین. زمین لغزش 2018 ، 15 ، 1663-1674. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  22. برسون، ال.ام. والنتین، سی. تشکیل پوسته سطحی خاک: سهم میکرومورفولوژی. در تحولات علوم خاک 22، میکرومورفولوژی خاک: مطالعات مدیریت و پیدایش . Ringrose-Voase، AJ، Humphreys، GS، Eds. الزویر: آمستردام، هلند، 1994; صص 737-762. [ Google Scholar ]
  23. کازانووا، ام. مسینگ، آی. Joel, A. تأثیر شیب و شیب بر هدایت هیدرولیکی اندازه گیری شده توسط نفوذ سنج کششی. هیدرول. روند. 2000 ، 14 ، 155-164. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  24. هو، دبلیو. شائو، ام. وانگ، کیو. فن، جی. هورتون، آر. تغییرات زمانی خواص هیدرولیکی خاک تحت کاربری های مختلف. Geoderma 2009 ، 149 ، 355-366. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  25. ژائو، جی. ممکن است.؛ کائو، جی. وی، جی. Shao, T. اثر تغییرات آب و هوایی کواترنر بر سیستم های هیدرولوژیکی مدرن در فلات لس جنوبی چین. محیط زیست علوم زمین 2015 ، 73 ، 1161-1167. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  26. Van Asch، TW; بوما، ج. ون بیک، LPH دیدگاهی در مورد برخی از سیستم های محرک هیدرولوژیکی در زمین لغزش ها. ژئومورفولوژی 1999 ، 30 ، 25-32. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  27. وانگ، جی. Sassa، K. منافذ ایجاد فشار و حرکت زمین لغزش های ناشی از بارش: اثرات اندازه دانه و محتوای ریز ذرات. مهندس جئول 2003 ، 69 ، 109-125. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  28. زعدی، ای. گوترمن، ی. Boeken، B. جوانه زنی بذرهای موسیلاژین t Plantago coronopus، Reboudia pinnata و t Carrichtera annua روی پوسته خاک سیانوباکتری از صحرای نقب. خاک گیاهی 1997 ، 190 ، 247-252. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  29. الدریج، دی جی; زعدی، ای. Shachak، M. نفوذ از طریق سه پوسته بیولوژیکی متضاد خاک در مناظر طرح‌دار در Negev، اسرائیل. کاتنا 2000 ، 40 ، 323-336. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  30. کیو، اچ جی. کوی، پی. Regmi، AD اثرات طول شیب و شیب شیب بر توزیع اندازه اسلایدهای لس: مشاهدات و شبیه‌سازی‌های میدانی. ژئومورفولوژی 2018 ، 300 ، 69-76. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  31. ژائو، جی بی؛ تیان، جی اس. جون، JN نفوذپذیری و شرایط تحمل آب لس در دشت بایلو در حومه شرقی شیان. Geogr. Res. 2009 ، 28 ، 1188-1196. [ Google Scholar ]
  32. چنگ، کیو. چن، ایکس. چن، ایکس. ژانگ، ز. لینگ، ام. نفوذ آب در زیر نفوذ سنج های تک حلقه و تعیین هدایت هیدرولیکی. جی هیدرول. 2011 ، 398 ، 135-143. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  33. باگارلو، وی. پریما، SD؛ آیوینو، ام. پروونزانو، جی. برآورد رسانایی هیدرولیکی خاک اشباع شده در مزرعه با آزمایش نفوذ آبجوی ساده شده. هیدرول. روند. 2014 ، 28 ، 1095-1103. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  34. Hu، GT; یانگ، زمین شناسی مهندسی WY ; انتشارات زمین شناسی: پکن، چین، 1987; ص 26-30. [ Google Scholar ]
  35. Belnap، J. نقش های بالقوه پوسته های بیولوژیکی خاک در چرخه های هیدرولوژیکی دیم. هیدرول. روند. 2006 ، 20 ، 3159-3178. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  36. ساکستون، KE; Rawls، WJ تخمین ویژگی های آب خاک بر اساس بافت و مواد آلی برای محلول های هیدرولوژیکی. علم خاک Soc. صبح. J. 2006 , 70 , 1569-1578. [ Google Scholar ] [ CrossRef ][ نسخه سبز ]
  37. استرودلی، مگاوات؛ سبز، TR; اثرات خاکورزی Ascough، JC بر خواص هیدرولیکی خاک در فضا و زمان: وضعیت علم. خاک ورزی خاک Res. 2008 ، 99 ، 4-48. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  38. مولر، ال. کی، بی دی؛ دین، بی. هو، سی. ژانگ، ی. ولف، ام. Schindler, U. ارزیابی بصری ساختار خاک: بخش دوم. مفاهیم خاک‌ورزی، چرخش و ترافیک در سایت‌های کانادا، چین و آلمان. خاک ورزی خاک Res. 2009 ، 103 ، 188-196. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  39. Celik، I. اثرات کاربری زمین بر مواد آلی و خواص فیزیکی خاک در ارتفاعات مدیترانه جنوبی ترکیه. خاک ورزی خاک Res. 2005 ، 83 ، 270-277. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  40. بادورک، ا. Gerke، HH; Hüttl، RF مورفولوژی پوسته فیزیکی خاک و الگوهای نفوذ در یک حوضه آبریز مصنوعی. خاک ورزی خاک Res. 2013 ، 129 ، 1-8. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  41. بلونسکا، ای. لاسوتا، جی. زویداک، م. کلامروس-ایوان، ا. Gołąb, J. احیای خاک جنگلی و پوشش گیاهی 15 سال پس از لغزش زمین در منطقه پایین تر از کوه ها در آب و هوای معتدل. Ecol. مهندس 2016 ، 97 ، 503-515. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  42. Langhans، TM; طوفان، سی. Schwabe، A. فرآیندهای بازسازی پوسته های بیولوژیکی خاک، ماکرو کریپتوگام ها و گونه های گیاهی آوندی پس از اختلال در مقیاس ریز در یک منطقه معتدل: استعمار مجدد یا جایگزینی متوالی؟ فلورا 2010 ، 205 ، 46-60. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  43. وانگ، اچ. ژانگ، جی اچ. لیو، اف. گنگ، آر. وانگ، LJ تغییرات زمانی در خواص نفوذ پوسته های بیولوژیکی خاک های پوشیده شده در فلات لس چین. Catena 2017 ، 159 ، 115–125. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  44. هان، ی. فن، ی. شین، ز. وانگ، ال. کای، س. Wang, X. اثرات سرعت خیس شدن و مدت زمان شبیه سازی شده باران بر تشکیل پوسته خاک لوم قرمز. محیط زیست علوم زمین 2016 ، 75 ، 149. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  45. واعظی، ع. احمدی، م. Cerdà، A. سهم تاثیر قطرات باران در تغییر خواص فیزیکی خاک و فرسایش آب تحت بارندگی های نیمه خشک. علمی کل محیط. 2017 ، 583 ، 382-392. [ Google Scholar ] [ CrossRef ] [ PubMed ]
  46. لو، جی. ژنگ، اف. لی، جی. بیان، اف. An، J. اثرات تاثیر قطرات باران و جدا شدن رواناب بر فرسایش خاک دامنه تپه و از دست دادن خاکدانه در منطقه Mollisol در شمال شرقی چین. خاک ورزی خاک Res. 2016 ، 161 ، 79-85. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  47. بلنپ، جی. لانگ، OL پوسته بیولوژیکی خاک. ساختار، عملکرد و مدیریت ؛ Springer: برلین، آلمان، 2001; پ. 503. [ Google Scholar ]
  48. نجیدت، ع. پوترافکا، RM; Zaady, E. مراحل زیست پوسته متوالی بر روی تپه های خاک درختچه مرده پس از خشکسالی شدید: تأثیر میکرو ژئومورفولوژی بر ساختار جامعه میکروبی و بازیابی اکوسیستم. بیول خاک بیوشیمی. 2016 ، 103 ، 213-220. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  49. خلاصه داستان وارن، اس دی: تاثیر پوسته های بیولوژیکی خاک بر هیدرولوژی زمین خشک و پایداری خاک. در پوسته های بیولوژیکی خاک: ساختار، عملکرد و مدیریت . Springer: برلین/هایدلبرگ، آلمان، 2001; صص 349-360. [ Google Scholar ]
  50. لو، اچ. وو، اف. چانگ، جی. Xu، J. محدودیت‌های ریزساختاری در خواص ژئوتکنیکی مالان لس: مطالعه موردی از زمین لغزش Zhaojiaan در استان Shaanxi، چین. مهندس جئول 2018 ، 236 ، 60-69. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  51. بو، ایکس. وانگ، QH; ژائو، YG; Shao, MA کشت مصنوعی پوسته های بیولوژیکی خاک و اثرات آن بر جریان زمینی و نفوذ تحت بارش شبیه سازی شده. Appl. اکول خاک 2011 ، 48 ، 11-17. [ Google Scholar ]
  52. کیو، اچ جی. Cui، YF; پی، YQ; یانگ، دی. هو، اس. وانگ، XG; Ma، SY الگوهای زمانی زمین لغزش های غیر لرزه ای در استان شانشی، چین. کاتنا 2019 . [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  53. زعدی، ای. گرافمن، پی. Shachak, M. تثبیت نیتروژن در لکه های ماکرو و میکروفیتیک در صحرای نقب. بیول خاک بیوشیمی. 1998 ، 30 ، 449-454. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
  54. استوکس، آ. سوتیر، ر. چن، دبلیو. Ghestem، M. مهندسی زیست و محیط زیست خاک در چین: تجربه گذشته و اولویت های آینده. Ecol. مهندس 2010 ، 36 ، 247-257. [ Google Scholar ] [ CrossRef ]
Ijgi 09 00026 g001 550
شکل 1. ( الف ) موقعیت استان شانشی، چین. ( ب ) مکان‌های رانش زمین آجرکاری جیواچانگ و ایستگاه هواشناسی باکیائو. ( ج – ج ) و ( ح ) لغزش ها و جریان لغزش های جدید را نشان می دهد و ( g ) بدنه زمین لغزش قبلی و محل سه زمین لغزش جدید و چهار جریان لغزش را نشان می دهد. کد QR تصویری از زمین لغزش آجرکاری Jiwachang را نشان می دهد.
Ijgi 09 00026 g002 550
شکل 2. نمایی از بدنه زمین لغزش قبلی (PLB) و بدنه زمین لغزش جدید (NLB). ( الف ) PLB، ( ب ) NLB (N3#)، ( ج ) پوسته‌های بیولوژیکی روی PLB، ( د ) پوسته‌های خزه روی PLB، و ( ه ) لس‌های تکه تکه شده روی NLB.
Ijgi 09 00026 g003 550
شکل 3. نمودار شماتیک مکان های نفوذ تجربی برای لس دست نخورده (UDL)، بدنه زمین لغزش قبلی (PLB) و بدنه زمین لغزش جدید (NLB). سایت های نفوذ تجربی در ( الف ) UDL، ( ب ) PLB، و ( ج ) NLB.
Ijgi 09 00026 g004 550
شکل 4. توزیع بارش روزانه و انباشته قبل از وقوع ( الف ) بدنه زمین لغزش قبلی (PLB) و ( ب ) زمین لغزش N3# (داده های ایستگاه هواشناسی Baqiao).
Ijgi 09 00026 g005 550
شکل 5. تفاوت های فضایی در نرخ نفوذ لس دست نخورده (UDL)، بدنه زمین لغزش قبلی (PLB) و بدنه زمین لغزش جدید (NLB). SEM خطای استاندارد میانگین است. SD انحراف معیار است.
Ijgi 09 00026 g006 550
شکل 6. مقایسه چگالی ظاهری و تخلخل لس دست نخورده (UDL)، بدنه زمین لغزش قبلی (PLB) و بدنه زمین لغزش جدید (NLB). SEM خطای استاندارد میانگین است. SD انحراف معیار است.
Ijgi 09 00026 g007 550
شکل 7. بازیابی پوسته های فیزیکی و پوشش گیاهی روی بدنه جدید زمین لغزش (NLB). ( الف ) تحقیقات میدانی در 26 اکتبر 2017، ( ب ) تحقیقات میدانی در 14 مارس 2018، ( ج ) تحقیقات میدانی در 26 آوریل 2018 و ( د ) تحقیقات میدانی در 17 ژوئیه 2018. ① ، ② ، ③ ، و ④ ویژگی های ( الف )، ( ب )، ( ج )، و ( د ) به ترتیب.

مقالات داخلی و بین المللی

مطالب مرتبط ...

بدون دیدگاه

دیدگاهتان را بنویسید