رابطه تجربي بين شاخه خشك و تر منحني رطوبتي خاك با استفاده از مدل ون گنوختن

Empirical Relation between Drying and Wetting Branches of Soil Water Retention Curve by Using van Genuchten Model

توضيح كمي منحني رطوبتي خاك براي مطالعه حركت آب در بخش غير اشباع خاك ضروري است. اندازه گيري مستقيم رطوبت و پتانسيل ماتريك خاك، مستلزم صرف هزينه و زمان زياد مي باشد. افزون بر اين به علت پديده پسماند، اندازه-گيري رطوبتي در شاخه خشك شدن را نمي توان براي رسم منحني در شاخه مرطوب شدن به كار برد. بنابراين استفاده از روشي غير مستقيم براي پيدا كردن رابطه بين دو شاخه منحني رطوبتي مورد احتياج مي باشد. يكي از اين روش هاي غير مستقيم، ايجاد و استفاده از توابع انتقالي خاك مي باشد. هدف از اين پژوهش ارايه توابعي براي برآورد پارامترهاي مدل ون-گنوختن در شاخه مرطوب شدن منحني با استفاده از اطلاعات شاخه خشك منحني رطوبتي مي باشد. اطلاعات مورد نياز در اين پژوهش از بانك اطلاعاتي خاك Unsoda جمع آوري شده است. اين اطلاعات شامل داده هاي منحني رطوبتي در حالت خشك و تر شدن و همچنين وزن مخصوص ظاهري 21 نمونه خاك در سه كلاس بافتي شني (10نمونه)، لوم و لوم رسي (7نمونه) و لوم رس سيلتي (4نمونه) مي باشد. براي ايجاد توابع، كل نمونه هاي خاك به كار گرفته شد و در مرحله ارزيابي به دليل كم بودن تعداد نمونه ها از ارزيابي متقاطع استفاده شد. نتايج نشان داد كه پارامتر nw در مدل ون گنوختن با اطلاعات موجود با دقت خوبي برآورد شده و تابع معرفي شده براي پارامتر ?w از عملكرد پايين تري برخوردار بود. مدل ارايه شده براي برآورد پارامترهاي مدل ون گنوختن در شاخه مرطوب شدن منحني رطوبتي، مقدار رطوبت را در پتانسيل-هاي كم بهتر برآورد مي كند. در پتانسيل هاي بالاتر مدل مذكور مقدار رطوبت را كم تر از مقدار واقعي برآورد كرد. نتايج مقايسه تابع انتقالي با مدل پسماند پارلانژ، عملكرد بهتر توابع انتقالي را در برآورد منحني رطوبتي در شاخه مرطوب شدن نشان داد.

Quantification of soil water retention curve (WRC) is essential to study soil water movement in unsaturated soils. Direct measurement of soil moisture and matrix potential is too costly and time consuming. Moreover, due to the phenomenon of hysteresis, moisture in the drying branch cannot be used on wetting branch. Therefore, using the indirect method to find the relationship between the two branches of the WRC is needed. Development and use of the pedotransfer function (PTF) is one of the indirect methods. The purpose of this study was to provide a function for the parameters of van Genuchten model estimation in wetting branch using drying branch data. Required information in this research was collected from soil data base (Unsuda). These data include moisture retention curve data of drying and wetting and soil bulk density of 21 soil samples classified in sandy (10 samples), clay loam and loam (7samples), and silty clay loam (4samples) texture. To provide the functions, all samples were used. Results showed that nw in van Genuchten model was estimated with good accuracy, while the introduced function for the parameter ?w had lower performance. The model obtained for estimation of the parameters of van Genuchten model in the wetting branch of WRC had a higher accuracy in low potentials. Results show that PTF are more powerful than Parlange hysteresis model for estimation of WRC in the wetting branch.