برآورد پارامتر‌هاي مدل منحني رطوبتي فردلاند و ژيانگ با استفاده از يك نقطه اندازه‌گيري شده‌

Estimation of Fredlund and Xing Soil Moisture Equation Using One-point Measurement

آگاهي كمي از خصوصيات هيدروليكي خاك مانند منحني رطوبتي و هدايت هيدروليكي خاك در شبيه سازي جريان و پديده‌هاي انتقال در كشاورزي و هيدرولوژي ضروري مي‌باشد. روش‌هاي مستقيم زيادي براي اندازه‌گيري خصوصيات هيدروليكي خاك وجود دارند. اما متاسفانه بيشتر روش‌هاي موجود وقت گير و پر هزينه مي‌باشند. چاين و همكاران روش تك پارامتري را براي تخمين پارامتر‌هاي منحني رطوبتي فردلاند و ژيانگ با استفاده از آناليز رگرسيوني بدست آوردند. اين روش براي برآورد پارامتر‌هاي معادله منحني رطوبتي به يك نقطه اندازه‌گيري شده منحني رطوبتي (نقطه پايه‌اي) نياز دارد. تحقيق حاضر به منظور بررسي كارايي روش مذكور در پيش‌بيني منحني رطوبتي خاك و آب قابل استفاده گياه صورت گرفت. 45 خاك از بانك داده UNSODA و 42 خاك، از خاك‌هاي مورد مطالعه در كشور با خصوصيات هيدروليكي متفاوت انتخاب شد. كمترين مقدار ريشه ميانگين مربعات خطا (RMSE) روش مذكور در برآورد رطوبت در مكش‌هاي مختلف در خاك‌هاي UNSODA و ايران زماني بود كه مكش 33 كيلوپاسكال به عنوان نقطه پايه‌ منحني رطوبتي مورد استفاده قرارگرفت. ضريب تبيين بالا (96/0 = R2) و RMSE پايين (026/0 RMSE =) بين رطوبت اندازه‌گيري شده و برآورد شده در خاك‌هاي ايران نشان‌داد كه روش به خوبي قادر به پيش‌بيني‌ منحني رطوبتي خاك مي‌باشد. خطاي پايين (038/0 = RMSE) و همبستگي مثبت و معني داري (** 732/0r =) بين رطوبت قابل استفاده پيش‌بيني شده و اندازه‌گيري شده نشان‌داد كه روش فوق‌الذكر علاوه بر منحني رطوبتي به خوبي قادر به پيش‌بيني رطوبت قابل استفاده گياه در تمام خاك‌هاي مورد مطالعه مي‌باشد. مقايسه نتايج نشان‌داد كه روش تك پارامتري مذكور نسبت به برخي از توابع انتقالي ارايه شده در كشور داراي كارايي بالاتري در برآورد منحني رطوبتي خاك مي‌باشد.

Quantitative knowledge of soil hydraulic properties such as the soil moisture characteristics curve (SMC) and the hydraulic conductivity curve is crucial for flow and transport modeling in hydrologic and agricultural engineering. However, many laboratory and field methods are currently available for direct measurement of the soil hydraulic properties, but, most or all of direct methods are too time consuming and costly. Chin et al. have developed a one-parameter method for estimation of Fredlund and Xing SMC model using regression analysis. This study was carried out for evaluation of this method for estimation of SMC and available water (AW). Forty five soils from UNSODA database and forty two soils from Iranian soils with a wide range of hydraulic properties were selected. Smallest root mean square error (RMSE) was obtained when the basic point of SMC was set at the matric suction of 33 kPa. Large coefficient of determination (R2=0.96) and small RMSE (0.026) between estimated and measured soil moisture confirmed that the studied approach was a suitable method for estimation of SMC in quite divers soils. Small RMSE and positive and significant correlation between measured and estimated available water showed that the approach properly estimates the AW as well. Comparison of the results demonstrated that one-parameter method is more accurate than the several previously developed pedotransfer functions for the Iranian soils.