ارزیابی برخی توابع انتقالی برای شبیه سازی جریان غیرماندگار آب در خاک

بیان کمی ویژگی­های هیدرولیکی خاک برای هر گونه برنامه­ریزی در حفاظت از منابع آب و خاک ضروری است. ویژگی­های هیدرولیکی خاک، ورودی­هایی مهم برای مدل­سازی جریان آب و انتقال املاح در خاک هستند. بدلیل زمان­بر و پرهزینه بودن روش­های مستقیم اندازه­گیری این ویژگی­ها، توابع انتقالی خاک (PTFs) به طور گسترده و موفق برای برآورد آنها استفاده شده­اند. با این حال، تلاش­هایی اندک در زمینه ارزیابی کاربردی دقت برآوردهای حاصل از PTFها در شبیه­سازی جریان  غیرماندگار آب در خاک صورت گرفته است. در این پژوهش، منحنی رطوبتی یک خاک رسی توسط برخی از PTF­های محلی و جهانی برآورد گردید. منحنی رطوبتی خاک همچنین با روش مستقیم در آزمایشگاه اندازه­گیری شد. اعتبار PTF­های مورد مطالعه از نظر برآورد منحنی رطوبتی خاک بررسی شد. با وارد کردن هر دو پارامترهای برآورد شده و اندازه­گیری شده منحنی رطوبتی به برنامه HYDRUS-۱D، جریان آب در این خاک شبیه­سازی و دقت کاربردی PTF­ها از نظر شبیه­سازی جریان آب در خاک به طور کمی مقایسه شد. نتایج بدست آمده نشان داد که هر دو PTF­ جهانی (رزتا) با میانگین مربعات خطای (RMSE) کمتر از cm۳cm-۳ ۰۲۵/۰ و برخی PTF­های منطقه­ای (قربانی-۱) با  cm۳cm-۳ ۰۱۴/۰RMSE <، می­توانند منحنی رطوبتی خاک سطحی را به­ گونه­ای مناسب برآورد کنند.برای برآورد منحنی رطوبتی خاک زیرسطحی مقدار RMSE برای توابع جهانی بزرگتر از cm۳cm-۳  ۱۰۷/۰ و برای توابع محلی در محدوده cm۳cm-۳ ۳۵۶/۰ – ۰۳۶/۰ بود. با این حال، برای شبیه­سازی جریان آب در خاک، گروه دیگری از PTF­ها کارآمدتر بودند.مقادیر RMSE تابع قربانی اصلاح شده برای شبیه­سازی مقدار رطوبت خاک سطحی و زیرسطحی به ترتیب ۰۲۵/۰ و ۰۵۵/۰ cm۳cm-۳ بود. مقدار RMSE توابع وستن (۱۹۹۹، ۱۹۹۷) نیز برای خاک سطحی بزرگتر از ۱۴۹/۰ و برای خاک زیرسطحی کوچکتر از ۰۵۸/۰ cm۳cm-۳بود.مقدار RMSE شبیه­سازی­ شده با منحنی رطوبتی اندازه­گیری شده در آزمایشگاه برای خاک­ سطحی و زیرسطحی به­ترتیب ۰۱۳/۰ تا ۰۴۰/۰ cm۳cm-۳ بود. می­توان نتیجه­گیری کرد که در ارزیابی اعتبار PTF­ها باید به نوع کاربردی که قرار است از PTF­ها داشته باشیم، توجه شود. یک PTF­ می­تواند برای برآورد منحنی رطوبتی خاک دقت کافی داشته باشد ولی برای برآورد گستره خاص q(h) حاکم بر فرایند بازتوزیع رطوبت در خاک، دقیق نباشد. استفاده از چنین PTF­ی می­تواند منجر به ایجاد خطاهای بالایی در شبیه­سازی مقدار رطوبت خاک گردد.

کلیدواژه ها:

ارزیابی کاربردی ، توابع انتقالی خاک ، جریان آب در خاک ، مدل های شبیه سازی