ارزیابی هدایت هیدرولیکی نقطه عطف منحنی مشخصه رطوبتی به عنوان مرجع در برخی مدل های هدایت هیدرولیکی غیراشباع خاک

اندازه گیری مستقیم هدایت هیدرولیکی غیراشباع (K(h) یا K(θ)) بسیار دشوار و وقت گیر است و در بسیاری از مدل های کاربردی، اغلب پیش بینی هدایت هیدرولیکی براساس 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(θ) 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)، ۳۰ نمونه خاک براساس تنوع بافت (۸ 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(θ) در نمونه های دست نخورده با استفاده از روش جریان خروجی چند مرحله ای در مکش های ماتریک ۱/۰، ۲/۰، ۳/۰، ۵/۰، ۷/۰ و ۱ 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(θ) 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 ۸۰ درصد نمونه ها مدل وان گنوختن- معلم با Ki دقیق ترین و بهترین مدل برای پیش بینی K(θ) بود. یعنی استفاده از Ki به عنوان مرجع در مدل وان گنوختن– معلم، باعث برازش بهتر مدل با داده های اندازه گیری شده گردید. هم چنین در ۷/۶ درصد موارد (دو نمونه خاک رس شنی) مدل بروکس و کوری- معلم با Ki و در ۳/۱۳ 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 ۲۰ 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. براساس آزمون t-Student میانگین پارامترهای RMSE و GSDER در مدل وان گنوختن- معلم با Ki در سطح آماری ۱%، به طور معنی-داری کمتر از مدل وان گنوختن- معلم بود. در ۹۰ 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(θ) داشتند، ولی در مواردی مدل وان گنوختن- بردین با Ki بهترین مدل برای برآورد D(θ) بود.

Keywords:

Unsaturated hydraulic conductivity , Soil moisture characteristic curve , Inflection point of characteristic curve , Water diffusivity , هدایت هیدرولیکی غیراشباع , منحنی مشخصه رطوبتی , نقطه عطف منحنی مشخصه , پخشیدگی هیدرولیکی