رابطه بين ويژگي هاي مكانيكي و منحني هدايت هيدروليكي غيراشباع خاك ها

Relationship between Mechanical Properties and Unsaturated Hydraulic Conductivity Curves of Soils

هدايت هيدروليكي خاك از مهمترين ويژگيهاي فيزيكي خاك در حالت غيراشباع براي شناخت، بررسي و مدلسازي انتقال آب، نمكها و آلاينده ها در خاك است. هدف از اين پژوهش برآورد هدايت هيدروليكي غيراشباع با بهره گيرياز پارامترهاي زوديافت خاك شامل خصوصيات فيزيكي، مكانيكي و شيميايي با استفاده از روش رگرسيوني و شبكهعصبي مصنوعي بود. در اين پژوهش 148 نمونه از 5 استان مازندران، كرمانشاه، آذربايجان غربي و شرقي و همدانبا استفاده از خصوصيات فيزيكي، (α و n) جمعآوري شد. پارامترهاي هدايت هيدروليكي غيراشباع مدل ونگنوختن معلممكانيكي و شيميايي بهعنوان تخمينگر در 8 مرحله تخمين زده شدند. سپس با استفاده از پارامترهاي تخمين زدهشده درهر مرحله منحني هدايت هيدروليكي غيراشباع در دامنه 0 تا 1500 كيلوپاسكال بهدست آمد. براي ارزيابي دقت توابع،منحنيهاي تخميني در هر مرحله با منحنيهاي برآوردي از روي منحني نگهداري آب خاك مقايسه شدند. نتايج شبكهعصبي مصنوعي نسبت بهروش رگرسيوني بهتر بود. چون دامنه معيار آكايك در روش شبكه عصبي مصنوعي بين4101 و 1169 و در روش رگرسيون بين 1379 و 382 بود. در ميان توابع انتقالي ايجادشده با روش شبكه عصبيمصنوعي، مرحله 8 كه از مقاومت كششي علاوه بر خصوصيات پايه خاك بهعنوان برآوردگر بهرهگيري نموده بود،بهبود بيشتري نسبت به ساير توابع انتقالي در برآورد هدايت هيدروليكي غيراشباع داشت. متغيرهايي كه تغييرپذيريكمي دارند نتوانستند برآورد هدايت هيدروليكي را بهبود دهند ولي پارامترهايي كه تغييرپذيري بالايي دارند مانند مقاومتكششي باعث بهبود برآورد هدايت هيدروليكي شدند.

Soil unsaturated hydraulic conductivity is one of the most important soil physical properties in recognizing, investigating and modeling the transport of water, solutes and pollutants in the soil. The objective of this study was to estimate the soil unsaturated hydraulic conductivity using easy to measure soil physical, mechanical and chemical properties by regression and artificial neural networks (ANNs) methods. In this study, 148 soil samples were taken from five provinces of Mazandaran, Kermanshah, West and East Azarbaijan and Hamedan. Pedotransfer functions were developed using soil physical, chemical and mechanical properties to estimate unsaturated hydraulic conductivity parameters of the van Genuchten- Mualem model (n and α) in 8 steps. The parameters estimated in each step, were used to simulate unsaturated hydraulic conductivity curve in the range of 0 – 1500 kPa. The accuracy of the estimated curves in each step was evaluated using curve by curve comparison with the fitted (measured) unsaturated hydraulic condoctivity curve. The ANNs performed better than the regression method, because, the AIC criterion values were obtained between -4101 and -1169 for the ANNs and between -1379 and -382 for the regression. Among the ANNs developed pedotransfer functions, the step 8 which utilized the tensile strength as an estimator along with basic soil properties, performed better than the other models in estimating the hydraulic conductivity. The results showed that the variables with little variability did not improve the estimates of hydraulic conductivity but the parameters with high variability such as tensile strength improved estimates of hydraulic conductivity.