نوع مقاله : مقالات پژوهشی
نویسندگان
1 دانشگاه فردوسی مشهد
2 دانشگاه شهرکرد
چکیده
چکیده
تغییرپذیری مکانی خاک ها تحلیل مسایل مربوط به جریان آب در خاک را به ویژه در سطوح بزرگ مانند یک حوضه آبریز، مشکل می سازد. یک راه حل در برخورد با مسائل تغییرپذیری، استفاده از روش های مقیاس سازی می باشد. این تحقیق با هدف بررسی اثر تغییرپذیری های غیرخطی در سطوح بزرگ مانند یک حوضه آبریز بر کارایی روش های مقیاس سازی معادله ریچاردز در مدل سازی نفوذ انجام گرفت. در این مطالعه، روش واریک و همکاران با انتخاب توابع هیدرولیکی ون گنوختن برای مقیاس سازی معادله ریچاردز به کار گرفته شد و تغییرپذیری مقادیر n (توان توابع هیدرولیکی ون گنوختن) به عنوان تغییرپذیری غیرخطی مدنظر قرار گرفت. حوضه آبریز مرغملک از زیرحوضه های زاینده رود با مساحتی حدود 97 کیلومتر مربع مورد مطالعه قرار گرفت. به علاوه، 10 حوضه مجازی با درجه های مختلف از تغییرپذیری n که با روش تصادفی مونت کارلو ایجاد شدند، مورد ارزیابی قرار گرفتند. معادلات اصلی و مقیاس شده ریچاردز با استفاده از مدل HYDRUS-1D برای شرایط نفوذ با بار آبی ثابت و رطوبت اولیه یکنواخت حل شدند. نتایج نشان دادند که به طور کلی ضریب تغییرات مقادیر n در حوضه آبریز مرغملک (برابر با 57/2 درصد) به اندازه ای نیست که کارایی روش مقیاس سازی را برای مدل سازی جریان نفوذ زیر سوال ببرد. بر این اساس، در این حوضه، می توان به جای حل های منفرد در تک تک نقاط حوضه، با دقت مطلوبی از یک حل عمومی معادله ریچاردز استفاده کرد. نتایج ارزیابی ها در حوضه های مجازی نشان دادند که تغییرپذیری مقادیر n تاثیری قابل ملاحظه بر خطای بین حل های عمومی و منفرد دارد. بر اساس نتایج این تحقیق، می توان نتیجه گرفت که در حوضه هایی که در آن ها ضریب تغییرات مقادیر n از 3 درصد تجاوز نمی کند، روش های مقیاس سازی معادله ریچاردز می توانند با دقت مطلوبی به‌کار روند.
واژه های کلیدی: مقیاس سازی، معادله ریچاردز، نفوذ، تغییرپذیری غیرخطی، حوضه آبریز مرغملک
عنوان مقاله [English]
Performance Evaluation of Scaling Methods of Richards’ Equation in Infiltration Modeling in a Watershed (Case Study: Marghmalek Watershed)
نویسندگان [English]
- B. Ghahraman 1
- M. Sadeghi 1
- J. Mohammadi 2
1 Department of Water Engineering, College of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad
2 Soil Science Department, College of Agriculture, Shahrkord University
چکیده [English]
Abstract
Spatial variability of soils makes difficult analysis of soil water flow phenomena especially in a large area such as a watershed. Using scaling methods is a solution in variability problems. The objective of this study was to investigate the effect of the non-linear variability on performance of the scaling methods of Richards’ equation for modeling infiltration in a watershed. The method of Warrick et al. by adopting van Genuchten hydraulic functions was used and variability of n values (power of van Genuchten hydraulic functions) was considered as the nonlinear variability. Marghmalek watershed, a sub watershed of Zayanderoud, with 97 Sq. kilometers was studied. In addition, ten virtual watersheds with various degrees of variability of n were evaluated which were generated by stochastic method of Monte Carlo. Using HYDRUS-1D model, original and scaled Richards’ equations were solved for infiltration condition with constant hydraulic head and uniform initial soil water content. The results indicated that coefficient of variations of n values in the Marghmalek watershed (equal to 2.57%) is small enough that the scaling method can be used efficiently in modeling infiltration. Therefore, in this watershed, generalized solutions of Richards’ equation can be adequately used instead of individual solutions for every points of the watershed. Evaluations in the virtual watersheds indicated that variability of n values considerably affect the error between the generalized and individual solutions. Based on the result of this study, it can be concluded that scaling methods of Richards’ equation can be adequately applied in the watersheds in which coefficient of variations of n values does not exceed 3%.
Keywords: Scaling, Richards’ equation, Infiltration, Nonlinear variability, Marghmalek watershed
)
ارسال نظر در مورد این مقاله