کاربرد و مقایسه مدل های منحنی دانه بندی به منظور تخمین خصوصیات هیدرولیکی خاک

منحنی رطوبتی خاک و تابع هدایت هیدرولیکی از توابع مهم هیدرولیکی خاک محسوب می شوند. اندازه گیری این توابع در عملیات های آبیاری و زهکشی، تعیین نقصان های رطوبتی موجود در خاک و مدل کردن حرکت آب در خاک از اهمیت بالایی برخوردار می باشد. منحنی رطوبتی خاک در واقع بیانگر رابطه بین پتانسیل آب خاک و رطوبت موجود در خاک می باشد. تابع هدایت هیدرولیکی بین هدایت هیدرولیکی خاک و رطوبت موجود در خاک رابطه برقرار می کند. اندازه گیری مستقیم این توابع در شرایط آزمایشگاه و مزرعه پرهزینه و وقت گیر است به همین دلیل روش های غیر مستقیم اندازه گیری این توابع مورد توجه قرار گرفته است. استفاده از منحنی دانه بندی و چگالی ظاهری خاک در تعیین مشخصات هیدرولیکی از جمله روش های غیرمستقیم اندازه گیری این توابع است. مدل آریا و پاریس از جمله این روش ها می باشد. به دلیل کمبود تعداد داده های منحنی دانه بندی، مدل های ریاضی می توانند بر داده های موجود برازش شده و ورودی های مدل آریا و پاریس را به منظور همانند سازی توابع هیدرولیکی خاک تأمین نمایند. در این پژوهش هفت مدل پارامتری جکی، فردلاند، ون گنوختن، گمپرتز، لوگ نرمال دو و سه پارامتری و مدل غیر پارامتری اسپلاین برای برازش بر منحنی دانه بندی مورد استفاده قرار گرفتند. داده های موجود منحنی دانه بندی مربوط به بیست و چهار خاک انتخاب شده از بانک اطلاعاتی آنسودا بود. مقایسه مدل ها با استفاده از معیار های aic و rmse و r2 انجام گرفت. نتایج تحقیق نشان داد که مدل غیر پارامتری اسپلاین نسبت به دیگر مدل ها از کارایی بهتری در تخمین برخوردار است. همچنین در بین مدل های پارامتری مدل یک پارامتری جکی از کارایی بالاتری در تخمین برخوردار می باشد. از طرفی رابطه خطی تعریف شده توسط آریا و پاریس بین شعاع خلل و فرج و شعاع ذرات در تمام بافت های مورد مطالعه صحیح نبوده و دربافت های شنی و سیلت لوم بهتر صدق کرد در نتیجه اصلاح این رابطه در بافت های مختلف خاک پیشنهاد می گردد. همچنین از این پژوهش نتیجه شد تنها تعداد پارامترهای مدل در تخمین منحنی رطوبتی با استفاده از مدل پایه آریا و پاریس موثر نمی باشد. همچنین بهترین مدل برازش شده بر منحنی دانه بندی لزوماً بهترین مدل برای تخمین توابع هیدرولیکی خاک نمی باشد. بافت خاک و طبیعت مدل نیز در کیفیت تخمین مدل ها موثر است.