مقایسه کارایی برخی مدل‌های نفوذ آب به خاک بر اساس داده‌های به دست آمده از استوانه‌های دوگانه و نرم‌افزار HYDRUS-1D

Abstract

نفوذ آب به خاک یکی از مهم­ترین فرآیندهای فیزیکی خاک است. اهمیت فرآیند نفوذ سبب شده که مدل­های فیزیکی و تجربی گوناگونی به‌منظور کمّی‌سازی این پدیده ارائه شود. هرکدام از این مدل­ها بسته به روش اندازه­گیری کارایی متفاوتی را نشان می­دهند. لذا در پژوهش حاضر داده­های حاصل از آزمایش­های نفوذپذیری به روش استوانه­های دوگانه در کلاس­های بافتی متفاوت و از مناطق مختلف کشور جمع­آوری شد. سپس شرایط نفوذ آب به خاک در محیط نرم­افزار HYDRUS-1D برای مناطق موردنظر، شبیه­سازی و داده­های نفوذ عمودی آب به خاک به روش حل مستقیم معادله ریچاردز استخراج شد. برای کمّی‌سازی ویژگی­های هیدرولیکی خاک در معادله ریچاردز از مدل ون­گنوختن-معلم استفاده شد. به این منظور پارامترهای هیدرولیکی مدل ون­گنوختن-معلم با استفاده از روش حل عددی معکوس در محیط HYDRUS برای خاک هر منطقه بهینه‌سازی شد و مورد استفاده قرار گرفت. به‌منظور ارزیابی عملکرد مدل­های نفوذ هورتون، کوستیاکوف، کوستیاکوف-لوییز و فیلیپ بر اساس هر دو گروه داده­های اندازه­گیری شده و شبیه‌سازی‌شده از آماره‌های میانگین خطا (ME)، ریشه­ی میانگین مربعات خطا (RMSE)، میانگین قدرمطلق میانگین خطا (MAME)، ضریب همبستگی پیرسون (r) و کارایی مدل (EF) استفاده شد. نتایج نشان داد که در داده­های نفوذ اندازه­گیری شده با استوانه­های دوگانه در بافت­های مختلف، مدل کوستیاکوف-لوییز و در داده­های نفوذ شبیه‌سازی‌شده با استفاده از نرم‌افزار HYDRUS-1D، مدل هورتون بهترین عملکرد را در برآورد نفوذ تجمعی آب به خاک داشتند. مدل فیلیپ نیز در هر دو گروه داده نفوذ اندازه­گیری شده و شبیه‌سازی‌شده دارای کم‌ترین کارایی در برآورد نفوذ تجمعی آب به خاک بود.