مقايسه روشهاي فركتالي و رزتا در تخمين منحني رطوبتي خاك

Comparison of Fractal and Rosetta Approaches for Estimation of Soil Water Retention Curve

مدل ونگنوختن اغلب براي توصيف منحني رطوبتي خاك استفاده ميشود. هدف از اين تحقيق، ارزيابي روشي براي تعيين پارامترهاي m و α مدل ونگنوختن براي 100 نمونه خاك از استان گيلان با استفاده از بعد فركتال منحني رطوبتي است. دو روش كه توسط لينهارد و همكاران و ونگنوختن براي تخمين m از شاخص توزيع اندازه منافذ مدل بروكز و كوري پيشنهاد شده بود، بهكار رفت. در هر دو روش از رابطه بين شاخص توزيع اندازه منافذ مدل بروكز و كوري و بعد فركتال منحني رطوبتي استفاده شد. پارامترهاي مدل ونگنوختن با استفاده از نرمافزار رزتا نيز برآورد و سپس مقادير بهدست آمده از رزتا و روش فركتالي با مقادير پارامترهاي ونگنوختن تعيين شده از نرمافزار retc با هم مقايسه شدند. نتايج نشان داد كه نرمافزار رزتا برآورد بهتري از پارامترهاي مدل ونگنوختن نسبت به روش فركتالي ارائه ميدهد. در نهايت، پارامترهاي α و m تخمين زدهشده مدل ونگنوختن كه از روشهاي مختلف فوقالذكر بهدست آمده بودند در تركيب با رطوبت اشباع اندازهگيريشده براي تخمين رطوبت خاك در پتانسيلهاي ماتريك مختلف بهكار گرفته شده و با مقادير تعيين شده توسط retc از طريق برازش مدل ونگنوختن بر دادههاي اندازهگيريشده، مقايسه شدند. نتايج حاصل حاكي از تخمين بهتر منحني رطوبتي با استفاده از روش فركتال نسبت به رزتا است. بنابراين با وجود برآورد بهتر پارامترهاي مدل ونگنوختن بهوسيله نرمافزار رزتا نسبت به روش فركتالي، پيشبيني مقدار رطوبت خاك با استفاده از رزتا دقيقتر از روش فركتالي نميباشد. چون تخمين مقدار رطوبت نتيجه برهمكنش بين پارامترهاي مدل ونگنوختن، m و α است.

The van Genuchten (vG) function is often used to describe the soil water retention curve (SWRC) of unsaturated soils. The objective of this study was to evaluate a method to determine the vG model parameters m and α of 100 soil samples of Guilan province from the fractal dimension of SWRC. Also, we used two models introduced by Lenhard et al and vG for estimating m from pore size distribution index of Brooks and Corey (BC) model. In both of the mentioned methods, the relationship between pore size distribution index of BC and SWRC fractal dimension was used. Also, vG parameters using Rosetta software were estimated and then, the amounts of vG parameters from the Rosetta, fractal method and RETC were compared. Results showed that Rosetta software had a better estimation of vG parameters than the Rosetta. The estimated vG model parameters m and α obtained with the above-mentioned different methods, in conjunction with measured saturated water contents, were used to estimate water contents at different matric potentials and compared with determined values by RETC via fitting of vG model on the measured values. The estimated SWRC data via fractal method were compared with those obtained with the Rosetta model. Results showed that fractal method had more accurate performance for prediction of SWRC than the Rosetta. Even though, the Rosetta software could lead to better estimates of the vG model parameters than the fractal approach, it was not capable of predicting SWRC as accurately as the fractal approach. This is due to the fact that estimation of the water content is a result of an interaction between the estimated vG model parameters, α and m.