انجام عملیات استخراج در معادن روباز مستلزم شناخت خواص هیدرولیکی توده سنگ به ویژه هدایت هیدرولیکی است. هدایت هیدرولیکی، میزان توانایی توده سنگ برای انتقال سیالات است که در بررسی مشکلات نشت، زهکشی و پایداری دیواره های کاواک معادن روباز اهمیت زیادی دارد. از این رو، محققان در جستجوی روش مناسبی برای تعیین هدایت هیدرولیکی توده سنگ تشکیل دهنده مناطق معدنی اند. در این مطالعه، برای تعیین رابطه تجربی هدایت هیدرولیکی بر اساس پارامترهای حاصل از گمانه های اکتشافی و ژئوتکنیکی شامل شاخص کیفی توده سنگ (RQD)، فاصله داری درزه ها و مقاومت فشاری، ابتدا تصویر مغزه های گمانه های ژئوتکنیکی حفر شده در آنومالی A کانسار غربی معدن سنگ آهن سنگان بررسی و با نمودارنگاری مجدد مقدار RQD برای هر نوبت حفاری محاسبه شد و با بررسی تصاویر مغزه های حفاری، هدایت هیدرولیکی هر ران حفاری در طول گمانه با متغیرهای کیفی ارزیابی شد. سپس با استفاده از روابط تجربی با شرایط زمین شناسی مشابه و ضرایب هدایت هیدرولیکی ارایه شده بر اساس جنس سنگ متغیرهای کیفی به کمی تبدیل شدند. در نهایت نمودار پراکندگی تغییرات هدایت هیدرولیکی نسبت به هر یک از فاکتورهای RQD، عمق، فاصله داری درزه ها و مقاومت فشاری سنگ رسم و منحنی رگرسیون بر هر یک از نمودارها برازش شده و مشخص شد با افزایش هر یک از فاکتورهای عمق، فاصله داری درزه ها و مقاومت فشاری سنگ، هدایت هیدرولیکی کاهش می یابد اما همبستگی بالایی بین تغییرات هدایت هیدرولیکی با هر یک از این فاکتورها وجود ندارد. نتایج نشان می دهد که رابطه هدایت هیدرولیکی بر اساس RQD ضریب تعیین بسیار بالایی دارد (R2=0.8247)، بنابراین این رابطه تجربی می تواند برای تخمین هدایت هیدرولیکی محدوده مورد مطالعه بسیار مفید واقع شود.

دمای آب ورودی به خاک و تغییرات دمای خاک، از طریق تاثیر دما بر لزجت آب، بر هدایت هیدرولیکی اشباع خاک (Ks) تاثیر می گذارد. در این تحقیق تغییرات زمانی Ks بعنوان تابعی از دما مورد مطالعه قرار گرفت. آزمایش های لازم در مزرعه تحقیقاتی پردیس ابوریحان واقع در پاکدشت، 25 کیلومتری جنوب شرقی تهران، انجام شد. برای این کار 18 چاهک در یک کرت حفر و هدایت هیدرولیکی اشباع خاک با استفاده از روش چاهک معکوس اندازه گیری شد. آزمایش ها در 12 زمان مختلف انجام شد که شروع آن 26 مرداد 1384 و پایان آن 25 خرداد 1385 بوده است. بررسی ها نشان داد که حداقل مقادیر Ks در فصل زمستان به دست امد که دمای هوا و خاک حداقل است و با افزایش دمای خاک و هوا این مقادیر افزایش یافت. همچنین رابطه بین دمای خاک و لزجت سیال با Ks مطالعه شد. آنالیز آماری آزمایش ها نشان داد دمای خاک می تواند به طور قابل ملاحظه ای بر نتایج تاثیر بگذارد. استفاده از متوسط مقادیر Ks اندازه گیری شده در طراحی سیستم های زهکشی نشان داد که صرف نظر کردن از تغییرات زمانی Ks می تواند سبب افزایش و کاهش فاصله زهکشها به ترتیب به مقدار 9/18 و 3/23 درصد شود. همچنین استفاده از مقدار متوسط Ks اندازه گیری شده که در محدوده دمایی 16 تا 20 درجه سانتی گراد به دست آمد، حداقل تاثیر را بر تغییر فاصله زهکشها داشت لذا می توان از آنها بعنوان مقدار متوسط برای فاصله زهکشها استفاده کرد.

این پژوهش به منظور بررسی تاثیر آب مغناطیسی بر هدایت هیدرولیکی اشباع خاک در قالب طرح کامل تصادفی در چهار تیمار (سه تیمار مغناطیسی و یک تیمار شاهد) و سه تکرار انجام گرفت. تیمارهای طرح عبارت بودند از: تیمار مغناطیسی اول: آب شهر پس از عبور از میدان دستگاه رسوب زدای مغناطیسی (آر پی ام) با شدت 500 گوس، تیمار مغناطیسی دوم: آب شهر پس از عبور از میدان دستگاه آکوآکرکت با شدت 1300 گوس، تیمار مغناطیسی سوم: آب شهر پس از عبور از میدان دستگاه الکلا با شدت 1600 گوس و تیمار شاهد: آب شهر بدون حضور میدان مغناطیسی. هدایت هیدرولیکی با آزمایش بار ثابت اندازه گیری شد. جهت ساخت ستون های خاک، 12 عدد لوله پلیکا مورد استفاده قرار گرفت. جهت استقرار ستون ها در ارتفاع مناسبی از سطح زمین (برای جمع آوری زهاب خروجی از انتهای آن ها)، یک میز کار فلزی با 12 جایگاه قرارگیری نمونه طراحی و ساخته شد. خاک مورد نیاز با بافت لوم به ارتفاع 15 سانتی متر درون ستون ها ریخته و پس از قرارگیری ستون ها در جایگاه با استفاده از اتصالات آبراهی طراحی شده، جریان آب بر سر نمونه ها برقرار گردید. بار ثابت آب بر سر نمونه ها به ارتفاع دو سانتی متر بود. در انتهای 35 روز آب مغناطیسی اثر معنی داری در سطح یک درصد بر کاهش هدایت هیدرولیکی اشباع خاک داشت. کمترین مقدار ضریب آبگذری متعلق به تیمار مغناطیسی سوم بود که نسبت به تیمار شاهد 51درصد کاهش داشت. تیمارهای مغناطیسی دوم و اول نیز به ترتیب با 36 و 29.3 درصد کاهش نسبت به تیمار شاهد در مکان های بعدی قرار داشتند.

یکی از عوامل مهم که حفظ و توسعه کشاورزی اراضی فاریاب را در نواحی خشک محدود می سازد کمبود آب است. استفاده مجدد از پساب فاضلاب شهری بعنوان یکی از منابع آبی غیرمتعارف بخصوص در اراضی مجاور شهرهای بزرگ دنیا مورد توجه است. یکی از مهمترین خصوصیات فیزیکی خاک متاثر از استفاده پساب، هدایت هیدرولیکی اشباع خاک Ks است. به منظور بررسی تاثیر پساب برKs ، با انتخاب مزارع با بافتهای شن، لوم سیلتی و رس در محدوده تصفیه خانه پرکندآباد 2 مشهد که در 5 سال گذشته بطور پیوسته تحت آبیاری با آب یا پساب بوده اند نمونه دست نخورده تهیه و در آزمایشگاه، با استفاده از آب، پساب و مخلوط حجمی یکسان از آب و پساب مقادیر Ks و وزن مخصوص ظاهری خاک (rb) تعیین گردید. نتایج نشان داد که آبیاری مزارع با پساب با مقدار ماده جامد معلق 60 میلی گرم در لیتر موجب کاهش Ks در بافتهای مختلف می شود. کاهش Ks در خاک با بافت رس به میزان 9 درصد و در خاکهای لوم سیلتی و شن به ترتیب 4.5 و 2 درصد بود. استفاده از آب بعنوان سیال آزمایش تاثیری بر افزایش مقدار Ks نداشت به گونه ای که آبشویی خاک تحت تیمار آبیاری با پساب، هدایت اشباع آب در خاک را فقط به میزان 3 درصد افزایش داد که بیانگر عدم تاثیر استفاده از یک مرحله آبشویی در بهبود هدایت آب در خاک می باشد. بیشترین تغییر rb در خاک رس به میزان 11 درصد و کمترین آن در خاک شن به میزان 0.6 درصد حاصل گردید که با توجه به میزان مواد معلق موجود در پساب (60 میلی گرم در لیتر) استفاده از پساب در آبیاری، در انسداد منافذ ریز خاک تاثیر داشته است. بنظر می رسد میزان مواد معلق جامد پساب، دانه بندی خاک و طول دوره استفاده مداوم از پساب، از عوامل موثر در تغییر ویژگیهای فیزیکی خاک از جمله ضریب هدایت اشباع آب در خاک و وزن مخصوص ظاهری خاک است.

هدایت هیدرولیکی اشباع خاک یکی از پارامترهای اساسی در پروژه های زهکشی است. بنابراین، شناخت الگوی توزیع مکانی هدایت هیدرولیکی ضروری است. از طرفی، دست یافتن به چنین اطلاعاتی نیازمند اندازه گیری های متعدد هدایت هیدرولیکی و صرف وقت و هزینه بسیار است. انواع روش های کریجینگ می توانند برای برآورد و پهنه بندی هدایت هیدرولیکی خاک به کار روند. با این حال، مقادیر برآوردشده همواره با درصدی خطا همراه است. برخلاف کریجینگ، روش های شبیه سازی زمین آماری قادرند به موضوعات پیشرفته دیگر، مانند ارزیابی عدم قطعیت تخمین و استفاده از آن در فرایندهای تصمیم گیری، بپردازند. در این تحقیق، روش شبیه سازی متوالی گوسی (SGS) و روش غیر پارامتری شبیه سازی متوالی شاخص (SIS) برای مدل کردن عدم قطعیت تخمین هدایت هیدرولیکی خاک، در منطقه خیرآباد استان خوزستان، به کار رفت. 200 نقشه هدایت هیدرولیکی با احتمال وقوع یکسان به کمک روش های شبیه سازی تولید شد. نتایج نشان داد نقشه های شبیه سازی شده، برخلاف نقشه کریجینگ، می توانند هیستوگرام و نیم تغییرنمای داده های اولیه را به طور رضایت بخش بازتولید کنند. در زمینه عدم قطعیت، نتایج این تحقیق نشان داد واریانس کریجینگ مستقل از مقادیر داده هاست. بنابراین، محدودیت زیادی در استفاده از آن وجود دارد. نمودارهای صحت و نمودارهای عرض فاصله احتمال نشان داد مدل عدم قطعیت به دستامده با روش SGS دقیق تر از مدل به دستامده با روشSIS است؛ هرچند شاخص نکویی روش SGS (0.88) اندکی کمتر از روش SIS (0.94) به دست آمد.

اندازه گیری مستقیم هدایت هیدرولیکی غیراشباع ((K(h یا (K(q) بسیار دشوار و وقت گیر است و در بسیاری از مدل های کاربردی، اغلب پیش بینی هدایت هیدرولیکی بر اساس اندازه گیری های منحنی مشخصه رطوبتی خاک و هدایت هیدرولیکی اشباع (Ks) انجام می شود. با وجود این، استفاده از KS به عنوان یک مرجع در بسیاری از مدل های تخمینی ممکن است باعث بیش برآورد K(q) در ناحیه خشکی شود. بنابراین در این پژوهش از هدایت هیدرولیکی نقطه عطف منحنی مشخصه رطوبتی (Ki) و Ks به عنوان مرجع برای برآورد (K(h استفاده گردید. برای اندازه گیری K(h)، 30 نمونه خاک بر اساس تنوع بافت (8 کلاس بافتی از شنی تا رسی) و سایر ویژگی های فیزیکی و شیمیایی از دشت کرج جمع آوری شدند. علاوه بر اندازه گیری Ks، مقادیر K(q) در نمونه های دست نخورده با استفاده از روش جریان خروجی چند مرحله ای در مکش های ماتریک 0.1، 0.2، 0.3، 0.5، 0.7 و 1 بار و نقطه عطف منحنی مشخصه رطوبتی به کمک ستون آب آویزان و دستگاه صفحه فشاری اندازه گیری شد. سپس مقادیر K(h) و پخشیدگی هیدرولیکی D(q) اندازه گیری شده با مقادیر تخمینی از مدل های وان گنوختن و بروکس و کوری (با فرضیات معلم و بردین) مقایسه شدند. نتایج نشان داد که در 80 درصد نمونه ها مدل وان گنوختن- معلم با Ki دقیق ترین و بهترین مدل برای پیش بینی K(q) بود. یعنی استفاده از Ki به عنوان مرجع در مدل وان گنوختن - معلم، باعث برازش بهتر مدل با داده های اندازه گیری شده گردید. همچنین در 6.7 درصد موارد (دو نمونه خاک رس شنی) مدل بروکس و کوری - معلم با Ki و در 13.3 درصد خاک ها (دو نمونه رس سیلتی و دو نمونه لوم رسی سیلتی)، مدل وان گنوختن - معلم دارای برازش خوبی بر داده های اندازه گیری شده K(h) بود. علاوه بر این، در 20 درصد موارد (چهار نمونه لوم رسی و دو نمونه لوم سیلتی) دقت و کارآیی مدل های وان گنوختن - معلم با Ki و وان گنوختن - معلم در برآورد K(h) تقریبا یکسان بود. بر اساس آزمون t-Student میانگین پارامترهای RMSE و GSDER در مدل وان گنوختن - معلم با Ki در سطح آماری 1%، به طور معنی داری کمتر از مدل وان گنوختن - معلم بود. در 90 درصد از نمونه های خاک مورد بررسی، مدل های وان گنوختن - معلم و بروکس و کوری - بردین برازش خوبی بر داده های اندازه گیری شده D(q) داشتند، ولی در مواردی مدل وان گنوختن- بردین با Ki بهترین مدل برای برآورد D(q) بود.

هدایت هیدرولیکی اشباع (Ks) یکی از مهمترین ویژگی های فیزیکی خاک است. اندازه گیری مستقیم این ویژگی در خاک، پر زحمت و زمان بر است. توابع انتقالی رگرسیونی روشی برای برآورد خصوصیات خاک از داده های زودیافت خاک فراهم می کند. تجزیه علیت، روش مکمل تجزیه رگرسیونی است و قادر به جداسازی اثرات مستقیم و غیر مستقیم متغیرهای مستقل بر متغیر وابسته است. هدف این پژوهش، تعیین عامل های موثر بر هدایت هیدرولیکی اشباع خاکهای شالیزاری با استفاده از رگرسیون خطی چندگانه و جداسازی اثرات مستقیم و غیرمستقیم آنها بر Ks با استفاده از روش تجزیه علیت می باشد. تعداد 70 نمونه خاک با بافت متوسط تا سنگین از اراضی شالیزاری استان گیلان بعد از برداشت محصول برنج جمع آوری شد. دامنه تغییرات pH بیانگر وضعیت اسیدی متوسط تا خنثی در خاک های شالیزاری منطقه مورد مطالعه بود. نتایج نشان داد که مدل رگرسیونی با متغیرهای ورودی میانگین و انحراف معیار هندسی قطر ذرات، درصد رطوبت خاک در نقطه ظرفیت مزرعه و جرم مخصوص ظاهری می تواند هدایت هیدرولیکی اشباع را با دقت خوبی برآورد نماید R2adj=0.84) و (RMSE=0.5 بر اساس نتایج تجزیه علیت مشخص شد که با وجود همبستگی مثبت بین جرم مخصوص ظاهری و هدایت هیدرولیکی اشباع، اثر مستقیم جرم مخصوص ظاهری بر Ks منفی است. بیشترین اثر مستقیم خصوصیات خاک بر Ks در خاک های شالیزاری از طریق رطوبت حجمی خاک در ظرفیت مزرعه به دست آمد که نشان دهنده اهمیت این پارامتر در پیش بینی هدایت هیدرولیکی اشباع است.

آلودگی خاک و سفره های آب زیرزمینی بر اثر نفوذ شیرابه از محل دفن پسمانده های شهری، از چالش های مهم مدیریت منابع آب و خاک می باشد. هدف از این پژوهش، ساخت آستری از مواد طبیعی موجود در محل دفن زباله بود که افزون بر نفوذپذیری مناسب، توانایی بیشتری در جذب آلاینده ها نیز داشته باشد. دو ماده افزودنی طبیعی شامل بنتونیت و دی-کلسیم فسفات، به ترتیب از صفر تا حداکثر 9 درصد و 2/0 درصد جرم خشک مواد پایه آستر به خاک درشت دانه جمع آوری شده از محل دفن شهر اوز در استان فارس، افزوده شد. آزمایش نفوذپذیری با آب و شیرابه مصنوعی انجام گرفت. نتایج نشان داد که برای مواد پایه حاوی 6 درصد بنتونیت، افزودن 2/0 درصد دی کلسیم فسفات باعث کاهش چشمگیرتر نفوذپذیری نسبت به بنتونیت به تنهایی می شود. به دلیل گرانروی بیشتر، نفوذپذیری شیرابه مصنوعی در مواد پایه آستر و همچنین حاوی 3 درصد بنتونیت، نسبت به آب کمتر بود. لیکن در 6 درصد بنتونیت، به دلیل خاصیت اسیدی، نفوذپذیری شیرابه بیشتر شد. شیرابه مصنوعی در 9 درصد بنتونیت تأثیر چندانی بر کاهش یا افزایش نفوذپذیری نداشت. علت این امر را می توان افزایش چشمگیر ذرات ریزدانه رسی و درنتیجه افزایش خاصیت بافری خاک دانست.