بررسی جامع قابلیت برازش مدل های مختلف منحنی توزیع اندازه ذرات خاک و منحنی مشخصه آب خاک بر داده های تجربی در کلاس های بافتی متفاوت

توزیع اندازه ذرات (psd) خاک یکی از مهم ترین ویژگی های فیزیکی خاک های معدنی است. از این ویژگی می توان برای پیش بینی و تخمین خواص هیدرولیکی خاک ها مانند منحنی مشخصه رطوبتی خاک و توابع هدایت هیدرولیکی اشباع و غیراشباع استفاده نمود. مطالعه پدیده های مربوط به آب در خاک، مستلزم آگاهی از مقدار آب موجود و وضعیت انرژی آن (به ترتیب رطوبت و مکش) در خاک است. منحنی مشخصه رطوبتی خاک (swcc) رابطه ی میزان رطوبت خاک با مکش ماتریک خاک را نشان می دهد. با وجود اهمیت زیاد psd و swcc در خاک ها، به مدل سازی و قابلیت برازش مدل های آن ها برای پیش بینی کل منحنی های psd و swcc در خاک توجه کمتری صورت گرفته است. هدف از این پژوهش، بررسی قابلیت برازش مدل های psd و swcc بر داده های تجربی و انتخاب بهترین مدل از بین آن ها برای کل نمونه های خاک و برای هر کدام از گروه ها و کلاس های بافتی می باشد. در این پژوهش 35 مدل مختلف psd و همچنین 51 مدل مختلف swcc به ترتیب به داده های توزیع اندازه ذرات خاک (160 نمونه خاک) و داده های منحنی مشخصه رطوبتی (145 نمونه خاک) برازش داده شدند. در این پژوهش دقت برازش مدل ها به داده ها، با سه معیار ضریب تعیین (r2)، ریشه میانگین مربعات خطا (rmse) و معیار اطلاعات آکایک (aic) مورد ارزیابی قرار گرفتند. در بحث مدل های psd، مدل های بست، ویبول دو و سه پارامتری، روسین راملر (1 و 2)، فردلاند دو نمایی و تک نمایی و ون گنوختن در اکثر گروه ها و کلاس های بافتی بهترین برازش را داشتند. به همین علت می توان از این مدل ها با دقت قابل قبول برای پیش بینی منحنی توزیع اندازه ذرات که از ویژگی مهم در مکانیک و فیزیک خاک و همچنین در اندازه گیری غیرمستقیم ویژگی هیدرولیک خاک است، استفاده نمود. مدل های مندلبورت، فرکتال، گایودین، نمایی، لگاریتمی-نمایی، فرکتال جامد منفذ، یانگ، تورکت، شامن، onl و slm دقت ضعیفی در برازش غالب گروه ها و کلاس های بافتی داشتند. در بحث مدل های swcc، نتایج نشان داد که مدل های گرنوالت (1، 2، 3 و 4)، فردلاند و زینگ، ون گنوختن، آپیش، لیباردی، سایمونز، معلم، بروتسائرت، درسین، بوردین، دورنر، دکستر و گاردنر تقریبا در همه ی گروه ها و کلاس های بافتی دارای دقت برازشی بالایی بودند. به همین علت می توان از این مدل ها با دقت قابل قبول برای پیش بینی منحنی مشخصه رطوبتی که از ویژگی مهم در فیزیک خاک است، استفاده نمود. همچنین در اکثر گروه ها و کلاس های بافتی مدل های ژانگ و ون گنوختن، لالیبرت، بروکس و کوری، واکلین، مکی و بامب، روسو و نیمو (1)، فرکتال مرکب، فرمی، کمپل، روسو و خلوصی دقت برازش ضعیفی داشتند. بر اساس نتایج به دست آمده، مشخص می گردد که در گروه ها و کلاس-های بافتی مختلف، دقت برازش مدل های متفاوت با هم فرق داشتند. البته تعمیم پذیری این نتایج مستلزم بررسی تعداد نمونه های بیشتر است که نیاز به تحقیقات وسیع تری در آینده دارد.