نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• میثم رمضانی ¹
• شکوفه صالحی ²
• عبدالمجید لیاقت ³
• محمد علی غلامی سفیدکوهی ⁴

¹ دانشجوی دکتری آبیاری و زهکشی، دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی ساری؛

² دانشجوی کارشناسی‌ارشد آبیاری و زهکشی، دانشگاه کشاورزی ومنابع طبیعی ساری؛

³ استاد گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، دانشگاه تهران؛

⁴ دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

چکیده

منحنی نگهداری آب خاک (SWRC) در بسیاری از زمینه‌ها، از جمله بررسی حرکت آب و املاح در محیط‌های متخلخل غیر‌اشباع کاربرد دارد. این منحنی از جمله مشخصه‌های مهم هیدرولیکی خاک می‌باشد که اندازه‌گیری مستقیم آن وقت‌گیر و هزینه‌بر است. در این پژوهش، یک روش بهینه‌سازی با هدف حداقل سازی مربعات خطا، به منظور تخمین پارامترهای معادله ون‌گنوختن (α و m) با استفاده از دو نقطه اندازه‌گیری شده از منحنی نگهداری آب شامل رطوبت در نقطه ظرفیت زراعی و نقطه پژمردگی ارائه شده است. مزیت‌های اصلی این روش،  سهولت در کاربرد آن و عدم وابستگی آن به بانک داده‌ می‌باشد. به منظور نشان دادن دقت روش پیشنهادی، سه بانک داده خاک، جمعاً شامل 156 نمونه، که از دو کشور ایران و بلژیک جمع‌آوری شده، مورد استفاده قرار گرفت. همچنین، از مدل رزتا نیز به منظور تخمین پارامترهای معادله ون‌گنوختن با استفاده از شش پارامتر ورودی شامل درصد شن، سیلت، رس، جرم مخصوص ظاهری و رطوبت اندازه‌گیری شده در ظرفیت زراعی و نقطه پژمردگی استفاده شد. مقادیر پارامترهای آماری MR، RMSE و AIC  برای روش پیشنهادی به ترتیب برابر 0/00084- ، 0/031 و 8636- (cm³.cm^-3)  و برای مدل رزتا به ترتیب برابر 0/037- ، 0/051 و 7327- (cm³.cm^-3) محاسبه شد. مقایسه این مقادیر نشان می‌دهد که روش پیشنهادی در این پژوهش بسیار کارا بوده و توانسته با دقت بسیار بیشتری نسبت به مدل رزتا، منحنی نگهداری آّب خاک را پیش‌بینی نماید.

کلیدواژه‌ها

• بهینه‌سازی
• ظرفیت زراعی
• مدل رزتا
• مدل ون‌گنوختن
• نقطه پژمردگی

عنوان مقاله [English]

Estimating Soil Water Retention Curve from Two Measured Points

نویسندگان [English]

• Meysam Ramezani ¹
• Shokoofeh Salehi ²
• Abdolmajid Liaghat ³
• Mohammad Ali Gholami Sefidkouhi ⁴

⁴ Water Engineering, SANRU

چکیده [English]

Soil water retention curve (SWRC) is necessary for many studies, such as unsaturated hydraulic conductivity and solute transport in porous media. However, its direct measurement is time consuming and expensive. In this study, an optimization method was developed in order to estimate soil water retention curve from limited measured points, such as water contents at field capacity and permanent wilting point. The main advantage of this method is that it is database independent. Three data sets including 156 soil samples from Belgium and Iran were used. Using van-Genuchten water retention model with restriction m=1-1/n and assuming residual water content to be equal to zero, vG model parameters such as  and  were optimized using two measured points and, consequently, SWRC was estimated (proposed method).  Bulk density was used in order to estimate porosity in this method. In addition to the proposed method, ROSETTA model was applied to estimate vG model parameters and SWRC from sand, silt, and clay contents, bulk density, and water contents at field capacity and permanent wilting point. The MR, RMSE and AIC values for the proposed method were -0.00084, 0.031 and -8636 (cm³.cm^-3) and for ROSETTA method were -0.037, 0.051 and -7327 (cm³.cm^-3), respectively. Comparison of estimated SWRC using the proposed and ROSETTA method showed that the developed optimization method estimated SWRC more accurately than ROSETTA  model.

کلیدواژه‌ها [English]

• Field capacity
• Optimization method
• Permanent wilting point
• ROSETTA model
• van-Genuchten model