برآورد منحنی مشخصه آب خاک با استفاده از گذرپذیری هوا و پخشیدگی گاز

منحنی مشخصه آب خاک یکی از شاخصه های مهم و بنیادی فیزیک خاک و از مهمترین خصوصیات هیدرولیکی به شمار می رود که رابطه بین رطوبت و پتانسیل ماتریک و همچنین نحوه توزیع اندازه منافذ را نشان می دهد. برای به دست آوردن این منحنی دو روش مستقیم و غیر مستقیم وجود دارد. به دلیل پرهزینه و وقت گیر بودن تعیین آن به روش مستقیم با استفاده از صفحات فشار، بسیاری از محققان در پی جایگزینی آن با روشهای غیر مستقیم بوده اند که علاوه بر سریع و کم هزینه بودن، مشکلات و معایب روشهای مستقیم را نیز ندارند. اساسأ منحنی مشخصه وابسته به توزیع اندازه منافذ است، بنابراین با تعیین این خصوصیت، به راحتی هم منحنی مشخصه و هم هدایت هیدرولیکی قابل برآورد خواهد بود. اخیراً نشان داده شده است که توزیع اندازه منافذ از روی دو ویژه گی، یعنی گذرپذیری هوا در خاک (ka) و پخشیدگی گاز (d_p) قابل توصیف است. در این تحقیق پس از تهیه 30 نمونه دست نخورده از کلاس های بافت مختلف و اشباع آنها، با استفاده از ستون های آب آویزان و دستگاه صفحات فشاری مکش های صفر تا 15000 سانتی متر آب روی نمونه-ها اعمال شد. پس از حصول تعادل و در رطوبت های ایجاد شده مقادیر ka با روش بار افتان (کرکهام) و d_p با روش حالت غیرماندگار پخشیدگی گاز اکسیژن (روش تایلور) در هر نمونه اندازه گیری شد. با بکارگیری ka و d_p شعاع معادل منافذ خالی (r ?_i) در هر رطوبت محاسبه و از روی آن شعاع منافذ پر شده از آب (r_i) تعیین گردید. با استفاده از r_i بدست آمده و معادله موئینگی، مکش یا پتانسیل آب خاک نمونه ها در آن رطوبت نظیر r_i محاسبه شد. منحنی های مشخصه آب خاک حاصله با منحنی های تجربی(بدست آمده از صفحات مکش و فشار) مقایسه و دقت آنها در قالب شاخص های آماری r^2، rrmse، gmer و gsder ارزیابی شدند. روش استفاده شده در این تحقیق با دقت بسیار بالایی منحنی مشخصه آب خاک را برآورد کرده و در اکثر کلاس-های بافت خاک منحنی برآوردی تطابق خوب با منحنی اندازه گیری شده داشت. بنابراین با استفاده از روش مورد آزمایش، منحنی مشخصه آب خاک خیلی سریع و با هزینه کم و بدون نیاز به دستگاه صفحات فشاری به راحتی قابل برآورد است. بر اساس شاخص های آماری ذکر شده نتایج نشان دادند که این روش در مقایسه با مدل منحنی رطوبتی ون گنوختن به عنوان یک مدل فراگیر دقت بیشتری داشته و راحت تر و سریعتر از آن منحنی مشخصه آب خاک را برآورد می کند.