ارزيابي برآورد هدايت هيدروليكي اشباع با مدل‏هاي فركتال جرمي و منفذي

در طول چند دهه گذشته، هندسه فركتالي به‌ طور گسترده‌اي به عنوان يك ابزار توانمند در بيان خصوصيات محيط متخلخل و مدل‌سازي هيدروليكي خاك استفاده شده است. در اين تحقيق، قابليت كاربرد مقادير بعد فركتال حاصل از منحني دانه‌بندي (DPSD) و منحني رطوبتي (DSMC) در برآورد هدايت هيدروليكي اشباع با مدل جديد فركتالي قنبريان و همكاران (2018) مقايسه و ارزيابي گرديد. به اين منظور، هشت نمونه خاك شني با دانه‌بندي مختلف در استوانه‌هايي با قطر داخلي 4.4 و ارتفاع 5 سانتي‌متر تهيه شدند. دانه‌بندي نمونه‌ها با روش تركيبي الك خشك و خيس تعيين گرديد. ميزان رطوبت در هشت مكش‌ مختلف از صفر (وضعيت اشباع) تا 10 كيلوپاسكال در جعبه شني و در 19 فشار مختلف از 18 تا 1500 كيلوپاسكال با صفحات فشاري اندازه‌گيري شدند. براي تمام نمونه‌ها، جرم مخصوص ظاهري و حقيقي، ميزان تخلخل كل نمونه‌ها و هدايت هيدروليكي اشباع (به روش بار ثابت) نيز اندازه‌گيري گرديد. DPSD و DSMC نمونه‌ها به ترتيب با استفاده از داده‌هاي منحني دانه‌بندي و منحني رطوبتي تعيين شدند. ميزان شاخص خطاي جذر ميانگين مربعات حاصل از برآورد منحني رطوبتي (RMSE) با بكارگيري DSMC و DPSD به ترتيب در بازه 0.004 تا 0.022 و 0.009 تا 0.069 به‌دست آمدند. نتايج نشان داد كه با كاربرد DSMC، منحني رطوبتي خاك با دقت بالاتري نسبت به DPSD پيش‌بيني شد. همچنين، بررسي‌ها نشان داد مقادير بعد فركتال جرمي نمونه‌ها، همبستگي معني‌داري با بعد فركتال منفذي نداشت. خطاي جذر ميانگين لگاريتمي مربعات (RMSLE) در مورد مقادير برآوردي هدايت هيدروليكي اشباع با استفاده از DSMC و DPSD به ترتيب برابر با 0.286 و 0.306 حاصل شد. با وجود عدم اختلاف معني‌دار بين دو بعد فركتال مورد مطالعه، به كارگيري مقادير DSMC به عنوان تصويري از خصوصيات ميكروسكوپيك محيط و تركيب آن با تئوري پركولاسيون، دقت برآورد منحني رطوبتي و هدايت هيدروليكي اشباع را ارتقاء داده است.