مقایسه روش های تک استوانه ای، بار افتان ساده سازی شده و نفوذسنج مکشی در اندازه گیری پارامترهای نفوذ آب به خاک های درز و ترک دار

نفوذ آب به خاک یکی از مهمترین خصوصیات فیزیکی خاک است که در طراحی سیستم های آبیاری و زهکشی و دیگر فرایندهای هیدرولوژیکی حائز اهمیت است. هدف از این پژوهش مقایسه هدایت آبی اشباع (kfs)، پارامتر عکس طول درشت مویینگی (*?) و ضریب جذب خاک (s) اندازه گیری شده به روش های بار افتان ساده سازی شده (sfh)، بار ثابت چندگانه (mch) و نفوذسنج مکشی (ti) بود. بدین منظور، هدایت آبی اشباع در رطوبت های اولیه خشک و مرطوب در خاک های با درجات مختلف انبساط و انقباض اندازه گیری شد. همچنین در این پژوهش، عملکرد مدل های کوستیاکف، کوستیاکف–لوییس، هورتون، scs و فیلیپ در برآورد نفوذ تجمعی در خاک های ورتی سول و غیرورتی سول با دو کاربری مرتع و گندم در شرایط رطوبتی اولیه مرطوب و خشک ارزیابی گردید. بدین منظور، نفوذ آب به خاک در اراضی انتخابی به روش بار ثابت چندگانه اندازه گیری شد. پارامتر های هر مدل به روش بهینه سازی حداقل مربعات تعیین گردید. به منظور ارزیابی و مقایسه عملکرد مدل های مورد بررسی از آماره های میانگین خطا، میانگین قدر مطلق میانگین خطا، ریشه میانگین مربعات خطا، انحراف معیار ریشه میانگین مربعات خطا، شاخص کارآیی مدل و شاخص ویلموت استفاده گردید. نتایج نشان داد که در حالت رطوبت اولیه خشک خاک به دلیل جریان ترجیحی حاصل از باز بودن درز و ترک ها اندازه گیری هدایت آبی اشباع با استفاده از روش sfh و روش mch امکان پذیر نبود، در حالی که نفوذسنج مکشی با جلوگیری از جریان ترجیحی، امکان اندازه گیری این پارامتر را در فراهم کرد. در رطوبت اولیه مرطوب، مقادیر اندازه گیری شده هدایت آبی اشباع به روش sfh و روش mch بزرگتر از مقادیر اندازه گیری شده آن به روش نفوذسنج مکشی بود. از دیگر سو همبستگی بین هدایت آبی اشباع اندازه گیری شده با استفاده از هر سه روش مثبت و معنی دار بود. به طوری که بیشترین همبستگی بین روش بار ثابت چندگانه و روش بار افتان ساده سازی شده (97/0=r) و کمترین همبستگی بین روش بار افتان ساده سازی شده و روش نفوذسنج مکشی (73/0=r) بدست آمد. نتایج حاصل از تحلیل آماری بدست آمده با استفاده از آزمون t نشان داد در رطوبت اولیه مرطوب بین مقادیر هدایت آبی اشباع بدست آمده از سه روش اندازه گیری، درسطح احتمال 5 درصد اختلاف معنی داری وجود نداشت. همچنین بین سه روش در اندازهگیری عکس طول درشت مویینگی و ضریب جذب خاک در سطح احتمال 5 درصد اختلاف معنیدار وجود نداشت. با توجه به مزایای روش بار افتان ساده سازی شده و نفوذسنج مکشی می توان آن ها را به عنوان روشی مناسب در اندازه گیری پارامترهای نفوذ آب به خاک های سنگین بافت توصیه کرد. در رطوبت اولیه خشک، مدل کوستیاکف- لوییز در خاک های غیر ورتی سول با کاربری مرتع دارای بیشترین دقت در برآورد نفوذ تجمعی بود. همچنین، مدل های فیلیپ و کوستیاکف دارای بیشترین خطای برآورد بودند. نتایج نشان داد، در رطوبت اولیه مرطوب خاک، مدل هورتون در مقایسه با سایر مدل های مورد بررسی در کاربری های گندم و مرتع بیشترین دقت را در برآورد نفوذ تجمعی داشت. همچنین مدل های فیلیپ و scs دارای بیشترین خطای برآورد بودند. در مجموع، مدل های کوستیاکف–لوییز و کوستیاکف مدل هایی بیش برآوردگر و مدل های هورتون، scs و فیلیپ کم برآوردگر بودند. در شرایط رطوبت اولیه مرطوب، مدل هورتون در هر دو کاربری بهترین عملکرد (0783/0rmse=) را در بیان فرایند نفوذ آب به خاک های ورتی سول و غیر ورتی سول داشت. با این حال، در شرایط رطوبتی اولیه خشک، مدل کوستیاکف- لوییز (0596/0rmse=) بیشترین کارآیی را در بیان نفوذ آب به خاک های غیر ورتی سول نشان داد.