اثر روشهاي مختلف تعيين عامل شكل چاهك بر نتايج اندازه گيري هدايت هيدروليكي اشباع خاك به روش گلف

Effect of different well shape factor determination methods onsaturated hydraulic conductivity results in Guelph Permeameter analysis

هدايت هيدروليكي اشباع خاك (KS)، يكي از مهمترين ويژگي هاي فيزيكي خاك است و تخمين آن در مطالعات آب و خاك اهميت زيادي دارد. روشهاي اندازه گيري KS به دو روش صحرايي و آزمايشگاهي انجام مي شود. نفوذسنج گلف يكي از روشهاي صحرايي نفوذسنج با بار ثابت است كه هدايت هيدروليكي اشباع صحرايي (kfs) را در بالاي سطح ايستابي اندازه گيري مي كند. يك پارامتر مهم در محاسبه (kfs) ضريب شكل چاهك ((C است كه به گراديان قشار جريان آب در خاك بستگي دارد. حل هاي تحليلي تفريبي مانند حل پورشه، حل گلور و حل منبع نيمه براي آن ارايه شده است. حل عددي آن به صورت تفاضل محدود با روشهاي عددي صورت گرفته و توسط زولفانگ ژانگ و همكاران معادلات كاربردي براي آن ارايه شده است. بسط تيوري جريان را تابع هدايت هيدروليكي (kfs) و پتانسيل ماتريك خاك (?m) مي داند كه با آزمايش در دو عمق مختلف در يك چاهك هر دو پارامتر محاسبه مي شوند. يكي از محدوديت هاي اين روش، نتايج منفي و غيرقابل قبولي است كه در بعضي از جواب ها مشاهده مي شود. از اين رو، آناليزهاي تك عمقي ريچاردز، تك عمقي لاپلاس و تك عمقي رگرسيون پايه اي ريچاردز ارايه شده است. در اين تحقيق، پس از انجام آزمايش هاي مختلف با دستگاه گلف در دو عمق آب H1 و H2 (كمترين مقدار H1 پنج و بيشترين مقدار H2 20 سانتي متر) در ?? چاهك با شعاع سه و عمق ?0 سانتي متر در شبكه اي مربعي به فواصل يك متري و در يك خاك لومي آناليزهاي دو عمقي و تك عمقي گلف با روشهاي حل مختلف براي تعيين ضريب چاهك (C) به انجام رسيد و هدايت هيدروليكي اشباع مزرعه اي خاك (Kfs) محاسبه شد. نتايج نشان داد چنانچه در آناليز دو عمقي گلف براي محاسبه هدايت هيدروليكي از ضريب C با حل عددي استفاده شود، نتايج كمترين انحراف از مركز را دارند. در اين روش، به ترتيب استفاده از راه حل هاي پورشه، فشاري، يك طرفه، عددي و گلور بيشترين نتايج معتبر را در آزمايش دو عمقي ايجاد مي كنند. آناليز رگرسيون پايه اي ريچاردز با حل عددي C نزديكترين نتيجه به روش دوعمقي را دارا بود. همچنين، مناسب ترين روش حل ضريب چاهك در آناليز تك عمقي لاپلاس، ريچاردز و رگرسيون ريچاردز به ترتيب روشهاي يك طرفه، گلور و عددي هستند.

Saturated hydraulic conductivity (Ks) is one of the most important physical features of soil that have wide usage in soil and water science. Measuring Ks carries on laboratory and field. Guelph permeameter (GP) method is one of the field measuring method for determining field saturated hydraulic conductivity (Kfs) above the ground water table. Well-shape-factor (C) is one important parameter needed to calculate Kfs, which related to pressure gradient of flow through the soil around the borehole. Several approximated analytical solution are presented to determine C, such as Porchet solution, Glover solution, half-source (Reynolds et. al.) solution. Numerical solution is obtained using finite difference by Reynolds et. al. (1985) and applied formulae fitted them by Zhang et. al. (1998). Developed theory of flow out a borehole corresponds the flow to hydraulic conductivity (Kfs) and soil matrix potential (?m) which can be obtained by measuring outflow in two different ponding depth in single hole .One of the restrictions of this method is the negative results that may be seen in some cases. In this research, the GP experiments were down in 18 holes of 3 cm radius and 60 cm depth in a loamy soil with different ponding head (H), (maximum and minimum H was 5 and 20 cm, respectively). Then the field saturated hydraulic conductivity (Kfs) was determined by two head analysis of GP, Richards, Laplace and Regression analysis with different solution methods for well shape factor (C). Results showed that if the Porchet method was used for C factor calculation, negative results have been minimized and other methods for the C calculation (Glover, Numerical and Half-Source) have been produced low to high negative results for (Kfs), respectivity. According to this study, the increasing of ratio of H2 to H1 will be caused a large number of (Kfs) values to be positive and also there were no significant differences between their means. In the Richards, Laplace and Regression analyses, the Glover, Numerical and Half-Source solution of C had the least deviation of mean, respectively. Analyses of Regression model with Numerical Solution of C has the nearest results with two head analysis.