مقايسه‌ كارآيي برخي مدل‌هاي نفوذ آب به خاك در خاك‌هاي ورتي‌سول و غير ورتي‌سول

Comparing the efficiency of some infiltration models in verticals and non-verticals

در اين پژوهش، كارآيي مدل‌هاي كوستياكف، كوستياكف-لوييس، هورتون، SCS و فيليپ در برآورد نفوذ تجمعي در خاك‌هاي ورتي‌سول و غيرورتي‌سول با دو كاربري مرتع و گندم در شرايط رطوبتي اوليه‌ زياد و كم ارزيابي شد. بدين منظور، نفوذ آب به خاك در اراضي انتخابي به‌روش تك‌استوانه‌اي اندازه‌گيري شد. پارامتر‌هاي هر مدل‌ به‌روش بهينه سازي حداقل مربعات تعيين گرديد. به‌منظور ارزيابي و مقايسه عملكرد مدل‌هاي مورد بررسي از آماره‌هاي ميانگين خطا، ميانگين قدر مطلق ميانگين خطا، ريشه ميانگين مربعات خطا، انحراف معيار ريشه ميانگين مربعات خطا، شاخص كارآيي مدل و شاخص ويلموت استفاده شد. در رطوبت اوليه كم، مدل كوستياكف- لوييس در خاك‌هاي غير ورتي‌سول با كاربري مرتع داراي بيشترين دقت در برآورد نفوذ تجمعي بود. همچنين، مدل‌هاي فيليپ و كوستياكف داراي بيشترين خطاي برآورد بودند. در رطوبت اوليه‌ زياد خاك، مدل هورتون در مقايسه با ساير مدل‌هاي مورد بررسي در كاربري‌هاي گندم و مرتع بيشترين دقت را در برآورد نفوذ تجمعي داشت. همچنين مدل‌هاي فيليپ و SCS داراي بيشترين خطاي برآورد بودند. در مجموع، مدل‌هاي كوستياكف–لوييس و كوستياكف مدل‌هايي بيش برآوردگر و مدل‌هاي هورتون، SCS و فيليپ كم برآوردگر بودند. در شرايط رطوبت اوليه‌ زياد، مدل هورتون در هر دو كاربري بهترين عمكلرد (0783/0RMSE=) را در بيان فرايند نفوذ آب به خاك‌هاي ورتي‌سول و غير ورتي‌سول داشت. با اين حال، در شرايط رطوبتي اوليه كم، مدل كوستياكف- لوييس (0596/0RMSE=) بيشترين كارآيي را در بيان نفوذ آب به خاك‌هاي غير ورتي‌سول نشان داد.

In this research, the efficiency of Philip, Kostiakov-Lewis, Soil Conservation Service (SCS) and Horton infiltration models in Verticals and non-Vertisols under two different land uses (rangeland and wheat) with the high and low initial water contents were evaluated. Therefore, the soil water infiltration of the selected sites was measured using single ring method. The parameters of the mentioned models were then obtained using least squares optimization technique. To compare the performance of the models, the mean error (ME), root mean square error (RMSE), mean absolute of mean error (MAME) model efficiency, and Wilmotʹs index were calculated. The results indicated that at the low initial water content of non-verticals with rangeland land use, the Kostiakov-Lewis model had the best accuracy in describing cumulative infiltration. While, the Philip and Kostiakov models had the highest prediction error of infiltration in the studied soils. The results showed that at the high initial water content of both rangeland and wheat soils the Horton and Philip models predicted the cumulative infiltration with the highest and lowest accuracy, respectively. At the high initial moisture condition the Kostiakov-Lewis and Kostiakov models overestimated and the Horton, Philip and SCS models underestimated the cumulative infiltration. What resulted is the Horton model has the best performance to describe infiltration process at the high initial moisture condition in verticals and non-verticals (RMSE= 0.0783). Whilst, at the low initial moisture condition the Kostiakov-Lewis model had the highest performance in non-verticals (RMSE=0.0596).