ارزيابي سطوح مختلف ورودي نرم افزار Rosetta در برآورد برخي ويژگي‌هاي هيدروليكي خاك

مقدمه و هدف پژوهش: ظرفيت مزرعه (FC) و نقطه پژمردگي دائم گياه (PWP) از جمله مهمترين نقاط در منحني مشخصه رطوبتي خاك هستند. اين پارامترها از اهميت زيادي در مديريت، برنامه ريزي و طراحي سيستم هاي مختلف آبياري و مديريت كشاورزي برخوردار مي باشند. روش هاي مستقيم اندازه گيري اين پارامترها بسيار دشوار و زمان بر است. توابع انتقال پدو (PTF) به طور گسترده اي براي پيش بيني پارامترهاي هيدروليكي خاك به نفع اندازه گيري هاي آزمايشگاهي يا ميداني گران قيمت استفاده شده اند.Rosetta يكي از انواع توابع انتقالي بر اساس شبكه هاي عصبي مصنوعي (ANN) است كه امكان تخمين پارامترهاي هيدروليكي معادله ون گن اختن و عدم قطعيت آنها را فراهم مي كند. از آنجا كه اين نرم افزار در بسياري از نرم افزارهاي متداول بررسي ويژگي هاي هيدروليكي خاك از جمله هايدروس، ديسك و ... براي برآورد اوليه مورد استفاده قرار مي گيرد، اين تحقيق با هدف بررسي ميزان دقت سطوح مختلف ورودي نرم افزار ROSETTA در تخمينFC و PWP انجام شد. روش پژوهش: براي انجام پژوهش حاضر از داده هاي مربوط به ويژگي هاي فيزيكي حدود 280 نمونه خاك از مناطق مختلف استان اصفهان استفاده شد. خاك هاي مورد مطالعه در 9 كلاس بافتي شامل لوم رسي، لوم رسي سيلتي، رس سيلتي، لوم شني، لوم، رسي، لوم سيلتي، لوم شني و لوم رسي شني طبقه بندي شدند. به منظور تخمين پارامترهاي معادله ون گنوختن سه سطح از ورودي نرم افزار Rosetta شامل 1) استفاده از كلاس بافتي(TC)، 2) درصد ذرات شن، رس و سيلت (SSC) و 3) درصد شن و رس و سيلت به علاوه چگالي ظاهري خاك (SSC+BD) استفاده شد. مقاديرFC و PWP با استفاده از پارامترهاي هيدروليكي تخمين زده شده توسط ROSETTA، از طريق معادله ون گنوختن محاسبه و با مقادير اندازه گيري شده در آزمايشگاه به كمك دستگاه صفحات فشاري، مقايسه شدند. براي ارزيابي آماري ميزان دقت پارامترهاي برآورد شده ازشاخصهاي آماري متفاوتي مانند جذر ميانگين مربعات خطا (RMSE)، جذر ميانگين مربعات خطاي نرمال شده (NRMSE)خطاي باياس ميانگين(MBE)، ضريب كارآيي اصلاح شده( E) و شاخص مطابقت اصلاح شده ( d) استفاده شد. يافته ها: نتايج نشان داد كه در خاك هاي با بافت ريز مانند رس (C)، رس سيلتي (SiC) و لوم رسي سيلتي (SiCL)، سطح اول ورودي ها (TC) دقيق تر از دو سناريو ديگر بود و مقاديرFC با خطاي كمتري برآورد شد. به نظر مي رسد وجود مقادير بالاي درصد رس در اين بافت خاك سبب ايجاد خطا در اندازه گيري درصد ذرات رس، سيلت و شن مي شود؛ به گونه اي كه در اين بافت ها استفاده از كلاس بافتي از دقت بالاتري نسبت به استفاده از درصد ذرات تشكيل دهنده بافت خاك (سناريو دوم) در برآورد ويژگي هاي هيدروليكي خاك برخوردار بوده است. از سوي ديگر، در بافت هاي درشت شن لومي (LS) و لوم شني (SL)، سطح سوم (SSC+BD) بيشترين دقت را در تخمين پارامترهاي مدل ون گنوختن داشت. در مورد بقيه بافت هاي خاك، سطح دوم (SSC) بيشترين دقت را در برآورد FC داشت. از نظر مقادير ضرايب همبستگي بين مقاديرFC اندازه گيري شده و برآورد شده، به ترتيب، سناريو دوم(SSC) (R2=0.4927)، سناريو اول(TC) (R2=0.3992) و سناريو سوم(SSC+BD) R2=(0.3715) قرار گرفتند. بر خلاف (vv 1)FC، مقادير (vv 1) PWP برآورد شده توسط نرم افزار در سناريو هاي مختلف مورد مطالعه در بافت هاي مختلف از روند مشخصي تبعيت نكرد، اما در اكثر بافت هاي خاك مورد مطالعه، بيشترين ضريب همبستگي بين مقاديرPWP اندازه گيري شده و برآورد شده توسط نرم افزار ROSETTA در سناريو دوم(SSC) مشاهده شد (R2=0.4758) و به دنبال آن سناريو سوم(SSC+BD) (R2=0.4458) و سطح اول(TC) (R2=0.4382) قرار گرفتند. نتايج: به طور كلي در اكثر خاك هاي مورد مطالعه استفاده از سناريو دوم يعني درصد ذرات ماسه، رس و سيلت (SSC) به عنوان وروديROSETTA كمترين ميزان خطا را در تخمين پارامترهاي معادله ون گنوختن داشت. بنابراين، (vv 1)FC و (vv 1) PWP برآورد شده با استفاده از سناريو دوم (SSC) در مقايسه با مقادير اندازه گيري شده شان از دقت قابل قبولي برخوردار بودند.