ارزیابی برخی معادلات تجربی و نیمهتجربی نفوذ آب به خاک در گروه های مختلف بافتی در منطقه نیمهخشک

نفوذ آب به خاک یکی از فرآیندهای کلیدی در چرخه هیدرولوژیکی بوده و نقش تعیین کننده ای در مدیریت منابع آب و مهار رواناب دارد. هدف این پژوهش ارزیابی کارایی برخی معادلات تجربی و نیمه تجربی نفوذ آب در گروه های مختلف بافت خاک (درشت، متوسط و ریز) در منطقه نیمه خشک در استان زنجان بود. بدینمنظور، آزمایش صحرایی نفوذ در ۶۸ نقطه با استفاده از روش حلقه دوگانه انجام شد. پس از انجام نمونه برداری، برخی ویژگی های خاکها اندازه گیری شدند. داده های نفوذ اندازه گیری شده با چهار مدل تجربی (کوستیاکوف، کوستیاکوف–لوئیس، SCS و سایهاگ) و دو مدل نیمه تجربی (هورتون و میشرا–سینگ ) برازش داده شدند. ارزیابی عملکرد مدل ها با استفاده از شاخص های آماری ضریب تعیین (R²)، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، میانگین انحراف مطلق (MAD) و میانگین درصد خطای مطلق (MAPE) انجام گرفت. نتایج نشان داد مدل کوستیاکوف–لوئیس در هر سه گروه بافتی و بهویژه در خاکهای ریزبافت (R² = ۰.۹۹۹, MAPE = ۳.۰۵%, MAD = ۰.۱۷, RMSE = ۲۳) بهترین عملکرد را داشت. مدل کوستیاکوف نیز عملکردی بسیار دقیق و پایدار به ویژه در خاک های درشتبافت (R² = ۰.۹۹۹, MAPE = ۶.۳۸%, MAD = ۰.۳۴, RMSE = ۰.۴۲) و ریزبافت داشت (R²= ۰.۹۹۹, MAPE= ۷.۰۱%, MAD=۰.۲۷, RMSE = ۰.۳۴)  داشت و درمقابل مدل سایهاگ ضعیف ترین عملکرد را نشان داد. مدل های نیمه تجربی هورتون و میشرا–سینگ نیز عملکرد بینابینی داشتند. بهطورکلی، نتایج این پژوهش نشان داد که مدل های تجربی ساده تر، بهدلیل ساختار ریاضی ساده و وابستگی کمتر به ضرایب از دقت بالاتری برخوردار بودند و مناسب ترین مدلها برای شبیه سازی نفوذ آب در خاکهای منطقهنیمه خشک مورد مطالعه هستند.

کلیدواژه ها:

بافت خاک ، حلقه دوگانه ، شدت نفوذ ، مدل سازی نفوذ ، نفوذپذیری خاک