-300469-4375

5124971-446335

نشریه حفاظت منابع آب و خاك، سال پنجم، شماره اول، پاییز ١٣٩٤

برآورد منحنی مشخصه آب خاك برمبناي مدل ساده تک پارامتري

حمید رضا فولادمند 1* و عفت علاسوند 2

1*) دانشیار آبیاري و زهکشی؛ گروه مهندسی آب؛ واحد مرودشت؛ دانشگاه آزاد اسلامی؛ مرودشت؛ ایران
*نویسنده مسئول مکاتبات: hrfoolad@yahoo.com
2) دانشجو سابق کارشناسی ارشد آبیاري و زهکشی؛ گروه مهندسی آب؛ واحد مرودشت؛ دانشگاه آزاد اسلامی؛ مرودشت؛ ایران

17813154085

تاریخ دریافت:20/03/1394 تاریخ پذیرش: 29/09/1394

چکیده
اندازه گیري منحنی مشخصه آب خاك در آزمایشگاه و مزرعه پرهزینه، وقتگیر و مشکل است. از آنجا که این منحنی براي مطالعه حرکت آب در بخش غیراشباع خاك ضروري است، لذا استفاده از روشهاي برآوردي آن متداول می باشد. مدل تکپارامتري (1987) Gregson et al.) براساس شکل لگاریتمی منحنی مشخصه آب خاك ارائه شده است. این مدل داراي دو ضریب می باشد که بین آن ها یک همبستگی منفی وجود دارد و همچنین داراي یک پارامتر مجهول است. در این پژوهش براي برآورد پارامتر مجهول مدل از چگالی ظاهري و انحراف معیار هندسی ذرات خاك استفاده شد. براي این منظور از داده هاي اندازه گیري شده منحنی مشخصه 160 خاك آنسودا و 32 خاك استان فارس استفاده شد و چهار حالت مختلف درنظر گرفته شد: الف) واسنجی نتایج براي گروه هاي بافتی مختلف و ارزیابی نتایج در هر گروه بافتی با خاك هاي مستقل. ب) واسنجی نتایج براي خاك هاي آنسودا و ارزیابی نتایج براي خاك هاي استان فارس. ج) واسنجی نتایج براي خاك هاي استان فارس و ارزیابی نتایج براي خاك هاي آنسودا. د) واسنجی نتایج براي حدود 80 درصد کل داده ها و ارزیابی نتایج براي حدود 20 درصد باقی مانده داده ها. نتایج به دست آمده در حالت اول نشان دهنده دقت مناسب برآورد منحنی مشخصه براي گروه هاي بافتی مختلف بود. همچنین مقایسه نتایج حالت هاي دوم تا چهارم نشان داد که مناسب ترین حالت برآورد منحنی مشخصه برمبناي واسنجی نتایج با استفاده از خاك هاي آنسودا می باشد.
کلیدواژه ها: آنسودا؛ استان فارس؛ مدل تک پارامتري؛ منحنی مشخصه آب خاك
مقدمه
اطلاع از منحنی مشخصه آب خاك براي بررسی حرکـتآب در خاك غیر اشباع ضروري است. این منحنی بیـانگررابطه بین مکش و رطوبت خاك اسـت کـه انـدازه گیـريمستقیم آن در آزمایشگاه و مزرعـه وقـت گیـر و پرهزینـهاست. از این رو پژوهش هاي متعـددي بـراي بـرآورد ایـنمنحنــی انجــام شــده اســت و در بســیاري از آن هــا از ویژگی هاي زودیافت خاك مانند مقادیر رس، سیلت، شن ،چگالی ظاهري و مقدار ماده آلی خاك استفاده شده اسـتکه به آن توابع انتقالی گفته می شود. توابع انتقـالی منحنـیمشخصه آب خاك را براساس روش برآورد مـی تـوان بـهنقطه اي و پارامتریک تقسیم نمود. توابـع انتقـالی نقطـه اي مقدار رطوبت را در مکشهاي معینی بـرآورد مـیکننـد ورابطه به دست آمده براي هر مکش متفاوت است. امـا درتوابع انتقالی پارامتریک فرض میشود که رابطه بین مکش و رطوبت براساس یک مدل منحنی مشخصه آب خاك که تعداد معینی پارامتر دارد، قابـل توصـیف اسـت (بـایرام وبهمنی ،1394). سپس با استفاده از این توابـع پارامترهـايبه کار رفته در مدل مورد نظر برآورد مـی گـردد. از جملـهمدلهاي شناخته شده منحنی مشخصه آب خاك میتـوانبـه مـدل هـاي (1964Campbell ، Brooks and Corey (
اشاره نمود. مدل هاي van Genuchten (1980) و (1974) Groenevelt and Grant و Gregson et al. (1987)
(2004) از دیگر مدل هاي منحنـی مشخصـه هسـتند کـهپژوهش هاي کمتري بر روي آن ها انجام شده است .
توابع انتقالی پارامتریک برخلاف توابع انتقالی نقطـه اي ،تمام دامنه تغییرات منحنی مشخصه را برآورد می کننـدو میتوان آنها را به طور مسـتقیم در مـدلهـاي ریاضـیبراي شبیه سازي حرکت آب در خاك بـه کـار گرفـت. درزمینه ایجاد و یا استفاده از این توابع پژوهش هاي متعددي در ایران انجام شـده اسـت کـه از آن جملـه مـی تـوان بـهپژوهش هاي قربانی دشتکی و همایی( 1381)، میرخانی و همکاران( 1384)، ترابـی فارسـانی و همکـاران( 1386)، مؤذن زاده و همکاران( 1388)، مطلبی و همکاران( 1389)، فولادمن د و ه ادي پـور( 1390)، ح ق وردي و همکـاران
، Sepaskhah and Bondar (2002) ،(1391) Fooladmand وGhanbarian-Alavijeh et al. (2009)
(2011and Hadipour ( اشاره نمود. در یک پـژوهش نیـزحسینی عزآبادي و همکاران( 1382) توابعی انتقالی بـرايمدل تک پارامتري (1987) Gregson et al. ارائه نموده اند.
هدف اصلی این پژوهش توسعه برآورد منحنی مشخصه آب خاك با استفاده از مدل تک پارامتري گریگسون و همکاران( 1987) میباشد.

مواد و روش ها
Williams و همک اران( 1983) مـدلی لگ اریتمی ب رايمنحنی مشخصه آب خاك به صورت زیر ارائه دادند:
Lnha bLnθ (1)
ک ه در آن h مک ش ،θ رطوب ت خ اك و a و b ض رایب معادله می باشند .(1987) Gregson et al. متوجه شدند که بین دو ضریب فوق یک همبستگی منفی به صورت رابطه زیر وجود دارد:
a pqb (2)
که در آن p عرض از مبدا و q شیب منفی خط رگرسـیونبین دو ضریب a و b می باشند. از تلفیق رابطه هـاي 1 و 2 معادله تـک پـارامتريGregson و همکـاران ( 1987) بـهدست میآید که به صورت زیر است:
(3) Lnh pb(Lnθq) در مدل Gregson و همکاران( 1987) با داشتن مقـادیرp و q براي یک بافت خاك و یا گروهی از بافتها، تنهـاپارامتر مجهول بـاقی مانـدهb اسـت. از ایـن رو بعضـی ازمحققین روابطی براي برآورد این پارامتر ارائه دادهانـد. بـهعنوان مثال حسـینی عزآبـادي و همکـاران( 1382) بـرايهشت گروه بافتی مختلف مقادیر p و q را به دست آورند و همچنین معادلاتی مختلـف در هـر گـروه بـافتی بـرايضریب b ارائه دادند. این محققین براي برآورد ضـریبb از مقادیر میانگین و انحراف معیـار هندسـی ذرات خـاكاستفاده نمودند که از روابط زیر به دست می آیند( Shirazi
:(and Boersma, 1984
u  0.01(fcLn0.001 fsiLn0.026  fsaLn1.025) (4)

dg exp(u)
2v2 0.01fc(Ln0.0012)fsi(Ln0.0262)fsa(Ln1.0252)u (7) δg exp(v)که در آن ها dg و g به ترتیـب میـانگین و انحـراف معیـارهندسی ذرات خاك برحسـب میلـی متـر وfsi ،fc و fsa بـهترتیب درصد ذرات رس، سیلت و شن خاك میباشند.
69530208307747

سال

پنجم

/
شماره

1
/

پاییز
94

سال

پنجم

/

شماره

1

/

پاییز

94

براي انجام این پژوهش از اطلاعات اندازه گیـري شـدهمنحنی مشخصه آب خـاك (بـه صـورت شـاخه خشـکشونده)، بافت خاك (شامل درصد رس، سیلت و شـن) و چگــالی ظــاهري ( ρb) 160 نمونــه خــاك از مجموعــهخاك هاي آنسودا( UNSODA) که داراي تنوع بافتی بـودهو شامل اطلاعات ذکر شده بودنـد و همچنـین 32 نمونـهخاك از مناطق استهبان، بیضا، زرقان، فسا و مرودشـت دراستان فـارس اسـتفاده شـد. همچنـین مقـادیر میـانگین و
انحراف معیار هندسی کلیه خاك ها محاسبه شد. اطلاعات جدول هاي 1 و 2 ارائه شده اند.
آم اري خـاك ه اي ب ه ک ار رفت ه در ای ن پ ژوهش در
4272528268123

سال

پنجم

/

شماره

1
/

پاییز
94

سال

پنجم



قیمت: تومان

دسته بندی : منابع آب خاک

دیدگاهتان را بنویسید