مقایسه ای بین مدل های تجربی و فرکتالی در برازش به داده های اندازه گیری شده منحنی مشخصه رطوبتی خاک

منحنی مشخصه رطوبتی خاک (SMCC) یکی از مهم ترین ویژگی­های هیدرولیکی خاک در مدل­سازی جریان آب و املاح در ناحیه غیر­اشباع بوده که اندازه­گیری مستقیم آن دشوار، زمان­بر و پرهزینه است. بنابراین هدف از این پژوهش، ارزیابی عملکرد برخی از مدل­های فرکتالی تخمین SMCC همچون Tyler and Wheatcraft (۱۹۹۰)، Rieu and Sposito (۱۹۹۱)، Perfect (۱۹۹۹) وBird et al. (۲۰۰۰) و مقایسه آن با برخی از مدل­های تجربی همچون Brooks and Corey (۱۹۶۴)، Campbell (۱۹۷۴) و van Genuchten (۱۹۸۰) می­باشد. بدین منظور، ۵۴ نمونه خاک از اراضی زراعی واقع در دشت قروه-دهگلان به­صورت تصادفی جمع آوری شده و برخی از ویژگی­های فیزیکی و شیمیایی آن­ها در آزمایشگاه تعیین گردید. سپس این مدل­های فرکتالی و تجربی تخمین SMCC، به روش حداقل مربعات خطا و با استفاده از جعبه ابزار Solver در نرم­افزار EXCEL، بر داده­های اندازه­گیری شده پتانسیل ماتریک و رطوبت حجمی برازش داده شدند. برای ارزیابی کارایی این مدل­ها از آماره­های ضریب تبیین (R۲)، جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) و معیار آکائیک (AIC) استفاده شد. نتایج نشان داد همه­ی مدل­های مورد مطالعه در تخمین SMCC دارای عملکردی مطلوب می­باشند (دارای R۲­ی بین ۷۵/۰ تا ۹۹/۰). با توجه به مقادیر R۲ بیشتر و RMSE و آماره AIC کمتر، به ترتیب مدل­های Bird et al. (۲۰۰۰) و  van Genuchten (۱۹۸۰) به­عنوان مناسب­ترین مدل­ها در تخمین منحنی مشخصه رطوبتی خاک­های منطقه مورد­مطالعه پیشنهاد شدند. نتایج همچنین نشان داد مدل Rieu and Sposito (۱۹۹۱) در برآورد SMCC دارای ضعیف­ترین عملکرد می­باشد. هر چند باید در نظر داشت که میانگین R۲ و RMSE آن نیز به ترتیب بیشتر از ۷۵/۰ و کمتر از cm۳/cm۳ ۰۷۱/۰ است.

Keywords:

دشت قروه –دهگلان , کیفیت برازش , مدل فرکتالی , منحنی مشخصه رطوبتی خاک