پیش‌بینی منحنی مشخصه رطوبتی با استفاده از منحنی دانه‌بندی خاک

Abstract

منحنی مشخصة رطوبتی خاک یکی از مهم­ترین خصوصیات خاک در تعیین ویژگی‌های هیدرولیکی از جمله هدایت هیدرولیکی غیر اشباع است. از آنجا ­که اندازه‌گیری این ویژگی اجتناب­ناپذیر است تلاش محققان همواره بر آن بوده تا با روش‌های غیرمستقیم، مانند توابع انتقالی و روابط تجربی، دستیابی به این ویژگی خاک را آسان سازند. در این مطالعه با توجه به ارتباط تنگاتنگ بین منحنی مشخصة رطوبتی و منحنی دانه‌بندی خاک و با استفاده از هندسة فرکتالی سعی شد تا رابطه‌ای منطقی بین ابعاد فرکتالی این دو منحنی به‌دست آید تا بر اساس آن بتوان با اندازه‌گیری منحنی دانه‌بندی خاک به عنوان یک ویژگی <br /> سهل­الوصول، منحنی رطوبتی خاک را تخمین زد. به همین منظور از 40 نمونه خاک شامل 7 بافت مختلف استفاده شد. پس از آن، دو رابطة لگاریتمی برای تعیین بعد فرکتالی منحنی دانه‌بندی (<em>D_p</em>) و منحنی مشخصه رطوبتی (<em>D_s</em>) بر اساس درصد رس آنها با ضریب همبستگی 96/0 و 93/0 ارائه شد. و سرانجام یک رابطة غیر خطی درجه سه بین دو بعد فرکتالی <em>D_s</em> و <em>D_p</em> با ضریب همبستگی 94/0 به‌دست آمد. برای ارزیابی این رابطه از مشخصات فیزیکی 5 نمونه خاک با بافت مختلف در استان فارس استفاده شد. بدین ترتیب که ابتدا بر اساس بعد فرکتالی محاسبه­شده از منحنی دانه‌بندی، بعد فرکتالی مربوط به منحنی مشخصة رطوبتی آنها تعیین و منحنی مشخصه رطوبتی با استفاده از مدل ژو تخمین زده شد. به منظور افزایش دقت در پیش‌بینی منحنی مشخصة رطوبتی، با ارائة مدل واسنجی و با استفاده از دو نقطة اندازه‌گیری­شده از منحنی مشخصة رطوبتی سعی شد تا مقادیر پیش‌بینی­شده رطوبت اصلاح شوند. مقادیر واسنجی و اندازه‌گیری­شدة رطوبت خاک با استفاده از آنالیز پارامترهای آماری خطای استاندارد نسبی <em>(RSE)</em> و ضریب آکائیک <em>(AIC)</em> مقایسه شدند. نتایج نشان داد که مدل واسنجی قادر است مقادیر <em>RSE</em> و <em>AIC</em> را به ترتیب از 50 تا 85 درصد و 20 تا 93 درصد کاهش دهد.