تحليل حساسيت معادلات نفوذ آب به خاك و ضرايب آنها نسبت به رطوبت اوليه و بار آبي

Sensitivity Analysis of Different Infiltration Equations and Their Coefficients under Various Initial Soil Moisture and Ponding Depth

نفوذ آب به خاك فرایند پیچیده¬ای است كه با تغییر عواملی مانند رطوبت اولیه خاك و بار آبی روی خاك تغییر می¬یابد. هدف اصلی این تحقیق برآورد ضرایب معادلات نفوذ كوستیاكوف–لوییز، فیلیپ و هورتون و ارزیابی حساسیت این معادلات و ضرایب آنها نسبت به رطوبت اولیه خاك و بار آبی روی سطح خاك بود. بدین منظور نفوذ یك بعدی و دو بعدی با تغییر در رطوبت اولیه خاك و بار آبی سطح خاك از یك آبیاری به آبیاری دیگر با استفاده از حل معادله ریچاردز (مدل HYDRUS) شبیه¬سازی شد. خروجی مدل HYDRUS (نفوذ تجمعی نسبت به زمان) با استفاده از ابزار Solver نرم¬افزار اكسل برای تعیین ضرایب معادلات نفوذ مورد استفاده قرار گرفت. مقایسه نتایج ارزیابی حساسیت معادلات نفوذ و ضرایب آنها در حالت شبیه سازی یك بعدی و دو بعدی نفوذ نشان داد كه حساسیت معادلات نفوذ و ضرایب آنها دارای عملكرد مشابه بودند ولی از لحاظ كمی در اكثر موارد حساسیت معادلات و ضرایب آنها در حالت دو بعدی بیشتر از یك بعدی بود. در هر دو بعد ضرایب جذبی خاك از معادله فیلیپ به عنوان حساس¬ترین ضریب و معادله هورتون نیز به عنوان حساس¬ترین معادله نسبت به رطوبت اولیه و بار آبی مختلف شناسایی شدند.

Infiltration is a complex process that changed by initial moisture and water head on the soil surface. The main objective of this study was to estimate the coefficients of infiltration equations, Kostiakov-Lewis, Philip and Horton, and evaluate the sensitivity of these equations and their coefficients under various initial conditions (initial moisture soil) and boundary (water head on soil surface). Therefore, one-and two-dimensional infiltration for basin (or border) irrigation were simulated by changing the initial soil moisture and water head on soil surface from irrigation to other irrigation using the solution of the Richards’ equation (HYDRUS model). To determine the coefficients of infiltration equations, outputs of the HYDRUS model (cumulative infiltration over time) were fitted using the Excel Solver. Comparison of infiltration sensitivity equations and their coefficients in one-and two-dimensional infiltration showed infiltration equations and their sensitivity coefficients were similar function but quantitatively in most cases sensitive two-dimensional equations and their coefficients were greater than one dimension. In both dimensions the soil adsorption coefficient Philip equation as the sensitive coefficient and Horton equation as the sensitive equation under various initial moisture soil and water head on soil surface were identified.