ارائه یک مدل فازی برای مدل سازی نفوذ آب در خاک

Abstract

<strong>مدل سازی نفوذ آب در خاک غیر اشباع معمولاً بر اساس حل عددی معادله ریچاردز انجام می‌گیرد. پیچیدگی‌های موجود در حل عددی، در نظر نگرفتن عدم قطعیت پارامترها، و دشواری‌های کاربرد این شیوه در مدل‌سازی حرکت آب در خاک در مقیاس بزرگ (مزرعه‌ای و ناحیه‌ای) توجه پژوهشگران را به سایر روش ها جلب کرده است. در این پژوهش مدل فازی مبتنی بر قانون برای بررسی نفوذ آب در خاک غیر اشباع بدون کشت گیاهی ارائه شده است. قوانین مدل فازی با استفاده از مجموعه‌های آموزشی بزرگ به دست آمده از حل معادله ریچاردز با استفاده از مدل عددی Hydrus استخراج شد. تعداد 49 قانون فازی با توجه به 7 کلاس رطوبتی تعیین شده برای خاک، در مدل فازی عمل می‌کنند. مدل فازی مبتنی بر قانون تولید شده قادر به شبیه‌سازی شار (شدت جریان) در هر گام زمانی است و با استفاده از معادله پیوستگی مقدار رطوبت در کل خاکرخ در گام زمانی بعدی محاسبه می‌شود. نتایج آماری نشان از دقت بالای مدل در تخمین میزان شار در ستون خاک و مقدار رطوبت پیش‌بینی شده برای سه بافت خاک لوم، شن و سیلت در گام‌های مختلف زمانی دارد (میانگین NRMSE 84/3 درصد). این مدل فازی در جبهه پیشروی در خاکرخ از کمترین دقت برخوردار است و در ناحیه اشباع تطابق حداکثری را با نتایج حل عددی دارد. به دلیل تکراری بودن فرایند محاسبه رطوبت در هر گام زمانی (t) و جایگزین کردن آن به عنوان رطوبت اولیه در گام زمانی t+∆t انجام موازنه جرمی باعث کنترل خطای تجمعی در مدل در گام‌های زمانی بزرگتر شد.</strong>