شبيه‌‌سازي تبخير غيرماندگار از سطح خاك در شرايط متغير رطوبتي با استفاده از مدل نگهداشت دو پارامتري كمپبل

Simulating unsteady soil evaporation under variable water content based on Campbellʹʹs two-parameter retension model

بخش وسيعي از كشور پهناور ايران به دليل واقع شدن در منطقه خشك و نيمه خشك، با كمبود آب رو‌به‌رو است. در اين مناطق، نه تنها منابع آب محدودترند، بلكه عوامل جوّي موثر بر تبخير با شدت بيشتري اعمال مي‌شوند. هدف از اين پژوهش، شبيه‌سازي تبخير غيرماندگار از سطح خاك بدون پوشش، با استفاده از مدل پارامتريك پيشنهادي Zarei و همكاران (2009)، در شرايط متغير رطوبتي بود. شرايط رطوبتي شامل حضور يا عدم حضور زهكش، وجود لايه غير قابل نفوذ و سطوح مختلف ايستابي در اعماق 75، 100، 120، 150 و 200 سانتي‌متر بودند. بدين منظور، لايسيمترهايي از خاك با اين ويژگي ها تهيه شدند و مقدار تبخير به روش وزني سه بار در روز در آنها اندازه‌گيري شد. سپس، مقدار تبخير با استفاده از مدل پارامتريك پيشنهادي Zarei و همكاران، به صورت تابعي از افت سطح ايستابي برآورد شد. ارزيابي مدل نشان داد كه بيشترين (8/98) و كمترين (8/84) كارايي، به ترتيب مربوط به سطوح ايستابي 150 و 75 سانتي‌متر است. نتايج نشان داد كه همبستگي مناسبي ميان پيش‌بيني‌هاي نظري با اندازه‌گيري‌ها وجود دارد، ليكن نتايج حاصل از مدل اندكي كمتر از مقادير واقعي است. كم برآوردي مدل را مي‌توان به تبخير ناشي از حركت رو به بالاي آب به صورت بخار، به هم خوردن ساختمان خاك در اثر كوبيدن آن و خطاي اندازه‌گيري با ترازو نسبت داد.

Large areas in Iran are located in arid and semi-arid regions and imposed to serious water shortage. In such areas, not only the available water resources are restricted, but the climatic conditions that are influencing evaporation acting more intensively. The objective of this study was to estimate evaporation from bare soil at presence and absence of impervious layer, water table and free drainage. The amount of evaporation is also estimated using the parametric model proposed by Zarei et al., (2009) based on Campbell’s retention model. For this purpose, some PVC constructed lysimeters were filled with soil samples and packed carefully. The amount of evaporation was measured three times a day by weighting the lysimeters. The proposed model of Zarei et al., (2009) based on Campbell’s retention model was further verified against the collected experimental data to estimate evaporation from water table drawdown. Model verification indicated that the maximum (98.8) and minimum (84.8) efficiences belong to 150 and 75 centimeters of water table depths, respectively. The results, with slightly underestimation, indicated a reasonable agreement between the measured and model output data. The small underestimation between measured and predicted values can be attributed to moisture loss as vapor, soil shrinkage and errors in digital scale measurements. The predicted instantaneous evaporation values provided better agreement with the experimental data as the water table depths were increased.