روش جدید برآورد پارامترهای هیدرولیکی با اندازهگیری رطوبت خاک در مزرعه

در این پژوهش، مقادیر رطوبت و دمای خاک در اعماق و زمانهای مختلف با حل معادله ریچاردز با روش عددی صریح تفاضلهای محدود در محیط برنامهنویسی Visual Studio C# نوشته شد. برای برآورد پارامترهای هیدرولیکی خاک شامل av و nv (ضرایب معادله ونگنوختن) و Ks (هدایت هیدرولیکی اشباع)، پس از مرطوب کردن نیمرخ خاک، مقادیر رطوبت و دما در اعماق مختلف بهترتیب توسط دستگاه TDR و دستگاه ثبات اندازهگیری گردید. با بهینه نمودن یک پارامتر و ثابت منظور کردن بقیه پارامترها، تابع هدف (ریشه متوسط خطا بین مقادیر شبیهسازی شده و اندازهگیری شده رطوبت خاک) با روش نیوتن- رافسون به حداقل رسانیده شد. سپس، با جایگزینی مقدار بهینه شده این پارامتر، مشابه این کار برای پارامترهای دیگر انجام شد. بهینه کردن پارامترها تا تغییرات ناچیز تابع هدف تکرار شد. نتایج نشان داد که با استفاده از مدل (Soil Water Content and Temperature) SWCT، اندازهگیری رطوبت خاک و تهیه اطلاعات هواشناسی شامل مقادیر حداقل و حداکثر دما، فشار بخار هوا، بارندگی و تابش خورشیدی میتوان عوامل هیدرولیکی خاک (پارامترهای معادله ونگنوختن) را بهینه نمود. در نهایت، طی سه فصل بهار، تابستان و پاییز سال ۱۳۹۴، مقادیر برآوردی و اندازهگیری شده رطوبت و دمای خاک تا عمق ۷۰ سانتیمتر، مورد مقایسه قرار گرفتند. مقادیر رطوبت خاک در اعماق ۵، ۳۵ و ۷۰ سانتیمتری با مقدار نرمال شده RMSE بهترتیب برابر ۰۹۰/۰، ۰۹۶/۰ و ۰۵۶/۰ و دمای خاک در اعماق ۵، ۱۵ و ۲۵ سانتیمتری با RMSE بهترتیب برابر ۰/۲، ۱۷۵/۱ و ۵/۱ درجه سانتیگراد در سطح مطلوب واسنجی شدند. در این پژوهش، مقادیر ضرایب هیدرولیکی خاک در مقایسه با سایر مدلهای پیشین، در محدوده وسیعتری از رطوبت بین حالت اشباع تا هواخشک برآورد گردید.

کلیدواژه ها:

SWCT model ، Objective function ، Inverse method ، Soil water content ، Soil temperature. ، مدل SWCT ، تابع هدف ، روش معکوس ، رطوبت خاک ، دمای خاک