معرفي مدل توسعه يافته KDW-VG و بررسي كارايي آن در شبيه‌سازي عددي جريان ترجيحي آب در خاك

جريان هاي ترجيحي سريع در خلل و فرج درشت خاك، مانند سوراخ و كانال هاي زيرزميني كه با فعاليت كرم ها و يا رشد ريشه گياهان به وجود مي آيد، رخ مي دهند. براي پيش بيني روند و توضيح اين نوع جريان ها در خاك، دي پترو و همكاران (2003)، مدل موج سينماتيك، انتشار (KDW) را توسعه و پيشنهاد دادند. نام بردگان اين مدل را با اضافه كردن ترم انتشار به معادله موج سينماتيك (KW) كه به شدت توده اي است و توسط جرمن در سال 1985 ارائه شده بود، توسعه دادند (Di pietro et al., 2003)، (German., 1985). فرض هاي اساسي اين مدل، اين است كه فلاكس جريان به تنهايي تابعي از مقدار آب متحرك است. ولي در مدل موج سينماتيك، انتشار با اضافه شدن بخش انتشار به معادله قبلي،فرض مي شود كه فلاكس جريان يك تابع غير خطي از مقدار آب متحرك و مشتق اول آن نسبت به زمان مي باشد. بخش اول اين فرض يك تابع تواني است كه در آن فلاكس جريان به رطوبت متحرك وابسته است. اين معادله تواني تنها يك معادله رياضي است و از معني و مفهوم فيزيكي چنداني برخوردار نيست. در اين پژوهش اين معادله تواني با صورت ظاهري معادله وان گنوختن كه معني فيزيكي قابل قبولي دارد، جايگزين شد و مدل رياضي موج سينماتيك، انتشار وان گنوختن (KDWVG) براي اولين بار معرفي شد. ابتدا ضرايب مدل با استفاده از روش بهينه سازي تراكم ذرات(PSO) به دست آمد و سپس مدل با استفاده از داده هاي آزمايشگاهي مربوط به هيدروگراف حاصل از بارندگي و گذار آب از مسيرهاي ترجيحي مدل فيزيكي كه از انتهاي ستون خاك برداشت شده بود، مورد صحت سنجي قرار گرفت. براي ايجاد مسير ترجيحي در خاك، يك ستون ماسه درشت به قطر 1.4 سانتي متر در مركز ستون خاكي به قطر خارجي 160 و ارتفاع 300 ميلي متر ايجاد شد. نتايج اين پژوهش نشان از تطابق بسيار خوب مدل با مشاهدات آزمايشگاهي داشت و مقادير RMSE بين مشاهدات و پيش بيني هاي مدل حاضر نسبت به مطالعات پيشين كم تر بوده است.