پديد آورندگان :
زندپارسا، شاهرخ دانشگاه شيراز - دانشكدة كشاورزي - گروه مهندسي آب , پرويزي، سعيده دانشگاه شيراز - دانشكده كشاورزي - گروه مهندسي آب , سپاسخواه، عليرضا دانشگاه شيراز - دانشكده كشاورزي - گروه مهندسي آب , كامگار حقيقي، علي اكبر دانشگاه شيراز - دانشكده كشاورزي - گروه مهندسي آب
كليدواژه :
مدل SWCT , تابع هدف , روش معكوس , رطوبت خاك , دماي خاك
چكيده فارسي :
در اين پژوهش، مقادير رطوبت و دماي خاك در اعماق و زمان‌هاي مختلف با حل معادله ريچاردز با روش عددي صريح تفاضل‌هاي محدود در محيط برنامه‌نويسي Visual Studio C# نوشته شد. براي برآورد پارامترهاي هيدروليكي خاك شامل av و nv (ضرايب معادله ون‌گنوختن) و Ks (هدايت هيدروليكي اشباع)، پس از مرطوب كردن نيم‌رخ خاك، مقادير رطوبت و دما در اعماق مختلف به‌ترتيب توسط دستگاه TDR و دستگاه ثبات اندازه‌گيري گرديد. با بهينه نمودن يك پارامتر و ثابت منظور كردن بقيه پارامترها، تابع هدف (ريشه متوسط خطا بين مقادير شبيه‌سازي شده و اندازه‌گيري شده رطوبت خاك) با روش نيوتن- رافسون به حداقل رسانيده شد. سپس، با جايگزيني مقدار بهينه شده اين پارامتر، مشابه اين كار براي پارامترهاي ديگر انجام شد. بهينه كردن پارامترها تا تغييرات ناچيز تابع هدف تكرار شد. نتايج نشان داد كه با استفاده از مدل Soil Water Content and Temperature) SWCT)، اندازه‌گيري رطوبت خاك و تهيه اطلاعات هواشناسي شامل مقادير حداقل و حداكثر دما، فشار بخار هوا، بارندگي و تابش خورشيدي مي‌توان عوامل هيدروليكي خاك (پارامترهاي معادله ون‌گنوختن) را بهينه نمود. در نهايت، طي سه فصل بهار، تابستان و پاييز سال 1394، مقادير برآوردي و اندازه‌گيري شده رطوبت و دماي خاك تا عمق 70 سانتي‌متر، مورد مقايسه قرار گرفتند. مقادير رطوبت خاك در اعماق 5، 35 و 70 سانتي‌متري با مقدار نرمال شده RMSE به‌ترتيب برابر 0/090، 0/096 و 0/056و دماي خاك در اعماق 5، 15 و 25 سانتي‌متري با RMSE به‌ترتيب برابر 2/0، 1/175 و 1/5 درجه سانتي‌گراد در سطح مطلوب واسنجي شدند. در اين پژوهش، مقادير ضرايب هيدروليكي خاك در مقايسه با ساير مدل‌هاي پيشين، در محدوده وسيع‌تري از رطوبت بين حالت اشباع تا هواخشك برآورد گرديد.
چكيده لاتين :
In this study, the values of moisture and soil temperature were estimated at different depths and times under unsteady
conditions by solving the Richards’ equation in an explicit finite difference method provided in Visual Studio C#. For
the estimation of soil hydraulic parameters, including av and nv (coefficients of van Genuchten’s equation) and Ks
(saturated hydraulic conductivity), soil moisture and temperature at different depths were measured by TDR probes and
the stability apparatus, respectively. The objective function [equal to Root Mean Square Error (RMSE)] was minimized
by the optimization of a parameter separately, using the Newton-Raphson method, while, the other parameters were
considered as the constant values. Then, by replacing the optimized value of this parameter, the same was done for
other parameters. The procedure of optimization was iterated until reaching minor changes to the objective function.
The results showed that soil hydraulic parameters (coefficients of van Genuchten’s equation) could be optimized by
using the SWCT (Soil Water Content and Temperature) model with measuring the soil water content at different depths
and meteorological parameters including the minimum and maximum temperature,, air vapor pressure, rainfall and
solar radiation. Finally, the measured values of soil moisture and temperature were compared to the depth of 70cm in
spring, summer, and autumn of 2015. The values of the normalized RMSE of soil water content were 0.090, 0.096 and
0.056 at the soil depths of 5, 35 and 70 cm, respectively, while the values of the normalized RSME of soil temperatures
were 2.000, 1.175 and 1.5 oC at these depths, respectively. In this research, the values of soil hydraulic parameters were
compared with other previous models in a wider range of soil moisture varying from saturation to air dry condition, as
more preferred in soil researches.
