آنالیز عددی فرمهای ترکیبی و مبتنی بر هد فشاری معادله ریچاردز یک بعدی با در نظر گرفتن اثر منافذ درشت بر حرکت آب در خاک

مدلسازی حرکت آب در خاک، اغلب با استفاده از حل عددی معادله ریچاردز انجام میشود. بر اساس متغیرهای وابسته، معادله ریچاردز را میتوان به سه فرم شامل فرمهای مبتنی بر رطوبت، مبتنی بر هد فشاری و فرم ترکیبی ارائه کرد. در بسیاری از موارد به دلیل وجود منافذ درشت، شکستگی ها یا سایر حفره های ساختاری یا بیولوژیکی که از طریق آنها آب و املاح ممکن است به صورت ترجیحی حرکت کنند، جریان اشباع از الگوی جریان یکنواخت که به طور معمول با معادله ریچاردز پیش بینی می شود، پیروی نمی کند. جریان ترجیحی در محیطهای ساختاری را میتوان با استفاده از مدلهای تخلخل دوگانه، نفوذپذیری دوگانه یا چندگانه توصیف کرد. در این مقاله به بررسی تأثیر پارامترهای مؤثر شامل اندازه سلول های شبکه، تعداد تکرار، گام زمانی، شرایط مرزی و درصد درز و شکافها (جریان ترجیحی) در دو فرم مبتنی بر هد فشاری و فرم ترکیبی معادله ریچاردز همراه با مدل تخلخل دوگانه پرداخته شد. برای این منظور، پارامترهای مختلف همگرایی در قالب خطای تعادل جرمی (MBE)، اختلاف بین هد فشاری و رطوبت محاسبه شده در ستون خاک در دو تکرار متوالی PE) و (TE و ماکزیمم اختلاف هد فشاری و رطوبت بین دو تکرار متوالی و در هر گام زمانی در سلولها PEM) و (TEM تعریف شد. نتایج نشان داد که اندازه گام زمانی و تعداد تکرار در هر دو روش مبتنی بر هد فشاری و فرم ترکیبی معادله ریچاردز باعث کاهش مقادیر تمامی خطاهای تعریف شده میشود. همچنین با افزایش تعداد سلولهای شبکه محاسباتی و کاهش پتانسیل ماتریک به عنوان شرایط مرزی مقادیر خطاها افزایش مییابند و با افزایش درصد درز و ترکهای خاک تا 40 درصد، مقادیر تمامی خطاهای تعریف شده افزایش می یابد.

Keywords:

تخلخل دوگانه , خطای بیلان جرمی , درز و ترک خاک , فرمهای ترکیبی و مبتنی بر هد فشاری معادله ریچاردز