برآورد پارامترهای منحنی مشخصه رطوبتی خاک با استفاده از حل عددی معکوس فرایند نفوذ آب به خاک در استوانه‌های-دوگانه

Abstract

آگاهی از منحنی مشخصه رطوبتی برای شبیه‌سازی جریان آب و پدیده‌های انتقال در کشاورزی و هیدرولوژی ضروری است .در پژوهش حاضر از نرم‌افزار HYDRUS-2D/3D برای برآورد پارامترهای منحنی مشخصه رطوبتی در سه بافت متفاوت خاک به روش معکوس، با استفاده از داده‌های نفوذسنج استوانه‌های-دوگانه، استفاده شد. برای این منظور، آزمایش نفوذ آب به خاک از طریق استوانه‌های-دوگانه در سه منطقه با بافت‌های مختلف رس سیلتی، لومی و لوم شنی در سه تکرار انجام شد. در هر منطقه نمونه‌های دست‌خورده و دست‌نخورده خاک از سه عمق (0-10، 10-30 و 30-60 سانتی‌متر) برداشت شده و برخی ویژگی‌های فیزیکی خاک مانند بافت، چگالی ظاهری، درصد رطوبت اولیه و درصد رطوبت اشباع در این نمونه‌ها اندازه‌گیری شد. همچنین منحنی مشخصه رطوبتی خاک با استفاده از دستگاه جعبه شن برای مکش‌های کمتر از 100 سانتی‌متر و دستگاه صفحه‌ فشار برای مکش‌های 100 تا 15000 سانتی‌متر اندازه‌گیری شد و پارامترهای مدل ون‌گنوختن با برازش این مدل بر داده‌های اندازه‌گیری‌شده‌ منحنی مشخصه رطوبتی خاک توسط نرم‌افزار RETC به‌دست آمد. دقت و قابلیت اطمینان روش معکوس در تعیین پارامترهای منحنی مشخصه رطوبتی خاک در مقایسه با روش آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گرفت. بر اساس ارزیابی‌های آماری صورت گرفته، منحنی مشخصه رطوبتی که از طریق پارامترهای هیدرولیکی برآوردشده به روش حل معکوس به دست آمد با منحنی مشخصه رطوبتی به دست آمده از طریق برازش مدل ون‌گنوختن بر داده‌های اندازه-گیری‌شده به کمک برنامه RETC، هم‌خوانی بسیار خوبی داشت به طوری که شاخص‌های ضریب همبستگی پیرسون (r) (-)، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSD) (m3 m-3)، اختلاف میانگین‌ها (MD) (m3 m-3)، و قدر مطلق خطای میانگین‌ها (AMD) (m3 m-3) برای پارامترهای تخمینی در این روش، به ترتیب برابر با 988/0، 036/0، 008/0 و 012/0 بود. در این روش هم‌خوانی خوبی بین میزان رطوبت شبیه‌سازی‌شده و اندازه‌گیری‌شده در نیم‌رخ خاک دیده شد ( 936/0R2=).