بررسی رابطه مقیاسی بین هدایت هیدرولیکی اشباع خاک و برخی از خواص فیزیکی موثر بر آن

هدایت هیدرولیکی اشباع خاک (ks) یکی از ویژگی های حائز اهمیتی است که بر فرآیند های مهمی نظیر انتقال املاح، انتقال آب در منطقه ریشه و فرآیند های زیست محیطی دیگری از قبیل تبخیر و تعرق، کیفیت و کمیت آب های زیر زمینی تاثیر می گذارد. پژوهش حاضر با هدف تحلیل تغییر پذیری مکانی ks با استفاده از بعد فراکتالی تغییر پذیری و اثر پذیری این متغیر از برخی ویژگی-های فیزیکی خاک، در اراضی دانشگاه گیلان صورت گرفت. اندازه گیری نفوذ پذیری خاک در مزرعه با روش استوانه مضاعف در 75 نقطه یک شبکه نمونه برداری منظم انجام گرفت و مقدار سرعت نفوذ پس از رسیدن به حالت تعادل، ks در نظر گرفته شد. نمونه-برداری از عمق cm 0-25 در محل های هر گره صورت گرفت و متغیر های جرم مخصوص ظاهری و حقیقی، میزان ماده آلی، میزان سیلت و رس با روش هیدرومتری و توزیع اندازه بخش شن به روش الک تعیین و میانگین هندسی (dg) و انحراف معیار هندسی قطر ذرات (?_g) محاسبه گردید. ابعاد فراکتالی توزیع اندازه ذرات اولیه خاک (psd) با استفاده از سه مدل فراکتالی محاسبه شد. میانگین وزنی قطر خاکدانه ها (mwd) نیز تعیین و بعد فراکتالی آن نیز محاسبه گردید. جهت بررسی رابطه آماری ks با ابعاد فراکتالی توزیع اندازه ذرات اولیه و سایر ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک، توابع رگرسیونی در دو مرحله ایجاد شد و متغیر های ورودی به مدل با رگرسیون خطی چند متغیره گام به گام گزینش شدند. صحت و اعتبار مدل با شاخص های me، rmse و r2 مورد بررسی قرار گرفت. در بخش زمین آمار تغییر پذیری مکانی متغیر های مورد مطالعه بررسی شد و الگوی نیم-تغییر نما و نقشه کریجینگ آن ترسیم گردید. بعد فراکتالی تغییر پذیری (خود تشابهی آمار مکانی) (d_var) متغیر ها با استفاده از لگاریتم گیری از مدل نیم تغییر نما محاسبه شد و به دنبال آن ثبات مقیاسی نیز مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که ks در تابع انتقالی تشکیل شده با ابعاد فراکتالی توزیع اندازه ذرات اولیه خاک (ptf1)، با پارامتر d_m1 (بعد فراکتالی حوزه مقیاسی اول) و در تابع انتقالی تشکیل شده با سایر ویژگی های فیزیکی و شیمیایی خاک (ptf2)، با mwd همبستگی معنی داری داشت. با توجه به شاخص های r2 و rmse در داده های سری آموزش، ptf1 نسبت به ptf2 از صحت کمتری برخوردار بود. نتایج زمین آمار نشان داد که ساختار تغییر پذیری ks دارای یک الگوی تناوبی می باشد. علی رغم عدم وجود همبستگی آماری بین ks و میزان شن، این دو همبستگی مکانی معنی داری با یکدیگر از خود نشان دادند. نتایج آنالیز فراکتالی تغییر پذیری نشان داد که خودتشابهی آمار مکانی k_s تابعی از درجه خود تشابهی بعد فراکتالی خاکدانه ها (d_mt) بود. نتایج نشان داد که توزیع و تغییرات k_s با توجه به تاثیر پذیری آن از d_mt و mwd و بافت، توسط عوامل بافت وساختمانی خاک کنترل می شود. بعد فراکتالی تغییر پذیری مکانی تمامی متغیر ها بیش تر از 1/5 بود که نشان دهنده همبستگی منفی توالی ها در راستای سری نمونه ها با یکدیگر بود. نتایج بررسی ثبات مقیاسی نشان داد که متغیر های تحت مطالعه فاقد ثبات مقیاسی می باشند و نوسانات کوتاه دامنه بر آن ها تفوق دارد که این عامل را می توان به چیرگی عوامل اکتسابی (عوامل مدیریتی) در زمین مورد مطالعه نسبت داد.