یک روش تحلیلی جدید برای برآورد منحنی رطوبتی خاک با استفاده از داده‌های نفوذ افقی آب در ستون خاک

نوع مقاله : مقالات پژوهشی

نویسندگان

• علی اصغر ذوالفقاری
• مهدی شرفا ¹
• محمدحسین محمدی
• عبدالمجید لیاقت
• عبدالحسین هورفر
• منوچهر گرجی اناری ²

¹ گروه علوم و مهندسی خاک دانشگاه تهران

² تهران

https://doi.org/10.22067/jsw.v0i0.22223

چکیده

آگاهی از خصوصیات هیدرولیکی خاک مانند منحنی رطوبتی در شبیه سازی جریان و پدیده‌های انتقال در کشاورزی و هیدرولوژی ضروری می‌باشد. روش‌های مستقیم زیادی برای اندازه‌گیری خصوصیات هیدرولیکی خاک وجود دارند. اما متاسفانه بیشتر روش‌های موجود وقت‌گیر و پرهزینه می‌باشند. بنابراین توسعه و بسط روش ساده و مدل‌های متکی بر اصول فیزیکی به منظور برآورد منحنی رطوبتی خاک ضروری می‌باشد. در‌این مطالعه یک روش تحلیلی، برای برآورد پارامتر‌های مدل منحنی رطوبتی بروکز و کوری با استفاده از داده‌های نفوذ افقی آب در خاک توسعه داده شد و سپس روش مربوطه با روش ونگ و همکاران (2002) مقایسه شد. شانزده خاک ( هفت کلاس بافتی خاک) با خصوصیات هیدرولیکی متفاوت برای بررسی دقت و اعتبارسنجی روش پیشنهادی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که روش پیشنهادی پارامترهای n و مکش ورود هوا به خاک( hd ) را کمتر از n و hd حاصل از برازش معادله بروکز و کوری بر داده‌های اندازه‌گیری برآورد می‌کند. گرچه مقایسه منحنی رطوبتی برآورد شده و اندازه‌گیری شده نشان داد که روش مذکور با دقت بسیار خوبی قادر به برآورد منحنی رطوبتی خاک می‌باشد. ضریب تبیین بالا (93/0= R2) و ریشه میانگین مربعات خطا پایین (03/0 =RMSE) نشان داد که روش به خوبی قادر به برآورد منحنی رطوبتی خاک می‌باشد. متوسط RMSE روش ونگ و همکاران (2002) در برآورد منحنی رطوبتی 16 خاک مورد مطالعه برابر 049/0 بدست آمد بنابراین نتایج نشان می‌دهد که روش ارائه شده با دقت بیشتری نسبت به روش ونگ و همکاران قادر به پیش بینی منحنی رطوبتی خاک می‌باشد. آنالیز حساسیت روش ارائه شده نشان داد که دقت برآورد پارامتر‌های منحنی رطوبتی خاک به شدت به دقت برآورد ضریب جذبی آب در خاک وابسته می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

• برآورد منحنی رطوبتی خاک
• نفوذ افقی آب در ستون خاک
• روش تحلیلی

20.1001.1.20084757.1392.27.1.16.5

عنوان مقاله [English]

A new Analytical Method for Estimating Soil Moisture Characteristic Curve using Horizontal Infiltration Data in Soil Column

نویسندگان [English]

• A.A. Zolfaghari
• Mehdi Shorafa ¹
• M.H. Mohammadi
• A. Liaghat
• A. Hoorfar
• manoochehr gorji ²

¹ University of Tehran

²

چکیده [English]

Quantitative knowledge of soil hydraulic properties such as the soil moisture characteristics curve (SMC) is crucial for flow and transport modeling supporting hydrologic and agricultural engineering. However, many laboratory and field methods are currently available for direct measurement of the soil hydraulic properties but, most or all of direct methods are too time consuming and costly. Thus developing of physically-based methods for predicting SMC is essential. In this study, an analytical method was developed to estimate Brooks-Cory model parameters using horizontal infiltration data. The new method was compared with Wang et al (2002) method. Sixteen soils with wide range of hydraulic properties were used to test the new method. The results showed that the new method estimates n and hd parameters smaller than those experimental values. Although, results showed that the new method properly predicts the measured SMC data. High coefficient of determination (R2=0.93) and low root mean square error (RMSE =0.03) confirmed the accurate predictability of new method. Mean RMSE of Wang et al (2002) method was 0.049. Therefore, results indicated that the new method is more accurate than Wang et al (2002) method for predicting soil moisture characteristics curve. The sensitivity analysis indicated that, for a given soil, the accurately estimation of SMC depends mainly on sorptivity parameter.

کلیدواژه‌ها [English]

• Soil moisture characteristic curve
• Horizontal infiltration in Soil Column
• Analytical method