ارزيابي توابع انتقالي در شبيه‌سازي شاخه جذبي منحني مشخصه آب خاك و منحني هدايت هيدروليكي غيراشباع

Evaluation of pedotransfer functions to simulate wetting branch of soil water characteristic curve and unsaturated hydraulic conductivity curve

مدل كردن حركت آب و انتقال املاح در ناحيه غيراشباع، مستلزم شناخت ويژگي‌هاي هيدروليكي خاك مانند منحني‌هاي مشخصه آب خاك و هدايت هيدروليكي غيراشباع آن مي‌باشد. اندازه‌گيري مستقيم اين ويژگي‌هاي هيدروليكي با استفاده از روش‌هاي صحرايي و آزمايشگاهي كه به‌نام روش‌هاي مستقيم شناخته شده‌اند بسيار پرهزينه و وقت‌گير هستند. تعيين غيرمستقيم اين ويژگي‌ها با استفاده از توابع انتقالي به‌عنوان جايگزين مناسب روش‌هاي مستقيم مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. بيش‌تر در مطالعات مختلف از توابع انتقالي به‌منظور برآورد شاخه دفع آب منحني مشخصه آب خاك استفاده مي‌گردد. ارزيابي توابع انتقالي به‌منظور برآورد شاخه جذبي منحني مشخصه آب خاك به‌ندرت مورد توجه قرار گرفته است. به اين منظور در اين مطالعه دقت نرم‌افزارهاي رزتا، سويل‌پار، توابع انتقالي راولز و براكنسيك و سكستون و همكاران در برآورد شاخه جذبي منحني مشخصه آب خاك و همچنين هدايت هيدروليكي غيراشباع مورد بررسي و ارزيابي قرار گرفت. به‌منظور اندازه‌گيري شاخه جذبي منحني مشخصه آب خاك و هدايت هيدروليكي غيراشباع از روش صحرايي شاني، معروف به روش قطره‌چكان، استفاده شد. مقادير معيارهاي آماري شامل RMSE، MAE و Eʹ به‌منظور مقايسه دقت توابع انتقالي در برآورد منحني مشخصه جذب و هدايت هيدروليكي غيراشباع مورد استفاده قرار گرفتند. نتايج نشان داد منحني مشخصه آب خاك شبيه‌سازي شده با توابع انتقالي ذكر شده، تطابق مناسبي با شاخه جذبي منحني مشخصه آب خاك اندازه‌گيري شده ندارند. مقايسه مقادير معيارهاي آماري بيانگر آن بود كه مدل‌هاي هدايت هيدروليكي غيراشباع كمپل و بروكز و كوري كه پارامترهاي آن با توابع انتقالي راولز و براكنسيك برآورد شده است عملكرد نسبي بهتري نسبت به ساير توابع انتقالي دارند.

Water flow and solute transport modeling in the vadose zone requires understanding of soil hydraulic properties such as soil water retention curve and unsaturated hydraulic conductivity. Direct measurements of these hydraulic properties using field and laboratory technique which are called the direct methods are costly and time consuming. Indirect determination of these properties using pedotransfer functions as suitable replacement for direct measurements has been of interest to researchers. Pedotransfer functions were commonly used to estimate drying branch of soil water retention curve in different study. Evaluation of pedotransfer functions to estimate the wetting branch of soil water retention curve has rarely been considered. In this study, accuracy of Rosetta and SoilPar software as well as pedotransfer functions of Rawls and Brakensiek and Saxton to estimate wetting branch of soil water retention curve and unsaturated hydraulic conductivity were studied and evaluated. Shani method known as dripper method was used to measure wetting branch of soil water retention curve and unsaturated hydraulic conductivity. Statistical criteria including RMSE, MAE and Eʹ were used to compare the accuracy of the pedotransfer functions to estimate the wetting branch of soil water retention curve and unsaturated hydraulic conductivity. Results showed that simulated soil water retention curve using pedotransfer functions were not consistent with the measured soil water retention curve. Comparison statistical criteria values showed that pedotransfer functions of Rawls and Brakensiek which was used to estimate parameters of Campbellʹs and Brooks and Coreyʹs unsaturated hydraulic conductivity models had approximately good yield than the others pedotransfer functions.