ارائه یک مدل فازی برای مدل سازی نفوذ آب در خاک

مدل سازی نفوذ آب در خاک غیر اشباع معمولا بر اساس حل عددی معادله ریچاردز انجام می گیرد. پیچیدگی های موجود در حل عددی، در نظر نگرفتن عدم قطعیت پارامترها، و دشواری های کاربرد این شیوه در مدل سازی حرکت آب در خاک در مقیاس بزرگ (مزرعه ای و ناحیه ای) توجه پژوهشگران را به سایر روش ها جلب کرده است. در این پژوهش مدل فازی مبتنی بر قانون برای بررسی نفوذ آب در خاک غیر اشباع بدون کشت گیاهی ارائه شده است. قوانین مدل فازی با استفاده از مجموعه های آموزشی بزرگ به دست آمده از حل معادله ریچاردز با استفاده از مدل عددی Hydrus استخراج شد. تعداد 49 قانون فازی با توجه به 7 کلاس رطوبتی تعیین شده برای خاک، در مدل فازی عمل می کنند. مدل فازی مبتنی بر قانون تولید شده قادر به شبیه سازی شار (شدت جریان) در هر گام زمانی است و با استفاده از معادله پیوستگی مقدار رطوبت در کل خاکرخ در گام زمانی بعدی محاسبه می شود. نتایج آماری نشان از دقت بالای مدل در تخمین میزان شار در ستون خاک و مقدار رطوبت پیش بینی شده برای سه بافت خاک لوم، شن و سیلت در گام های مختلف زمانی دارد (میانگین NRMSE 84/3 درصد). این مدل فازی در جبهه پیشروی در خاکرخ از کمترین دقت برخوردار است و در ناحیه اشباع تطابق حداکثری را با نتایج حل عددی دارد. به دلیل تکراری بودن فرایند محاسبه رطوبت در هر گام زمانی (t) و جایگزین کردن آن به عنوان رطوبت اولیه در گام زمانی t+∆t انجام موازنه جرمی باعث کنترل خطای تجمعی در مدل در گام های زمانی بزرگتر شد.

کلیدواژه ها:

خاک غیراشباع ، معادله ریچاردز ، مدل هایدروس