توسعه توابع انتقالي با استفاده از خصوصيات فيزيكي و شيميايي اعماق مختلف خاك جهت برآورد هدايت هيدروليكي اشباع

Development of Pedotransfer Functions Using of Soil Physical and Chemical Properties in Different Depths to Estimate the Saturated Hydraulic Conductivity

سابقه و هدف: يكي از مهم‌ترين ويژگي‌هاي هيدروليكي و بسيار تغييرپذير خاك، هدايت هيدروليكي اشباع (Ks) است كه داراي اهميت بالايي در مسايل مرتبط با آب و خاك مي‌باشد. روش‌هاي مختلفي براي اندازه‌گيري مستقيم هدايت هيدروليكي به وجود آمده است كه تمامي اين روش‌ها غالباً پر‌هزينه، وقت‌گير و دشوار مي‌باشد در حالي‌كه روش‌هاي غير‌مستقيم معمولاً ارزان، سريع و قابل دسترس مي‌باشند. يكي از روش‌هاي غير‌مستقيم اندازه‌گيري هدايت هيدروليكي اشباع، استفاده از توابع انتقالي1 (PTF) مي‌باشد. اين پژوهش با هدف تخمين هدايت هيدروليكي اشباع (Ks) با استفاده از توابع انتقالي رگرسيوني انجام شد. مواد و روش‌ها: محدوده مورد مطالعه شامل 280000 هكتار از اراضي شمالي رودخانه‌هاي قره‌سو- گرگانرود مي‌باشد. در اين پژوهش جهت تخمين هدايت هيدروليكي اشباع (Ks) از اطلاعات مربوط به 188 خاك‌رخ استفاده شد. پارامتر‌هاي زوديافت مورد استفاده شامل تعدادي از خصوصيات فيزيكي خاك منطقه (تا عمق 6 متر)، خصوصيات شيميايي خاك (تا عمق 5/1 متر) و برخي از خصوصيات شيميايي آب موجود در چاهك‌ها بود. هدف از اين پژوهش بررسي تاثير تركيب پارامتر‌هاي زوديافت فيزيكي و شيميايي برداشت شده از اعماق مختلف خاك در دقت مدل‌هاي برازش داده شده بود. به همين منظور، سه مدل با ورودي‌هاي متفاوت پيشنهاد شد. در ايجاد مدل اول از خصوصيات شيميايي آب و خاك، در مدل دوم از پارامتر‌هاي فيزيكي خاك و در مدل سوم از تركيب پارامتر‌هاي مربوط به دو مدل قبل استفاده شد. يافته‌ها: يافته‌ها نشان داد كه مدل سوم با مقدار R2، R2adj و RMSE به‌ترتيب 61/0، 56/0 و 34/0 از دقت بيش‌تري برخوردار مي‌باشد. همچنين مقدار ME براي سه مدل پيشنهادي به‌ترتيب 05/0، 02/0 و 06/0 محاسبه شد. نتيجه‌گيري: نتايج نشان مي‌دهند كه خصوصيات فيزيكي و شيميايي آب منطقه (مدل پيشنهادي سوم) به‌صورت توامان تاثير بيش‌تري بر هدايت هيدروليكي اشباع خاك دارد و تركيب اين پارامترها در اعماق مختلف باعث افزايش دقت در تخمين هدايت هيدروليكي اشباع شد. نتايج آزمون صحت‌سنجي نشان داد كه ميانگين مقادير پيش‌بيني شده‌ و اندازه‌گيري شده Ks در تمامي مدل‌ها، اختلاف معني‌داري ندارند.

Background and Objectives: One of the most important and highly variable hydraulic properties of soil is saturated hydraulic conductivity (Ks) which is of high importance to issues related to water and soil. There is different direct method for measuring the hydraulic conductivity that all these methods are often costly, time-consuming and difficult, while indirect methods are usually inexpensive, fast and available. One of the indirect methods of measuring saturated hydraulic conductivity, is the use of transfer functions. This study was conducted to estimate the saturated hydraulic conductivity by using regression transfer functions. Materials and Methods: The study area includes 280,000 hectares of northern land of Gharasoo-Gorganroud Rivers. For this purpose data from 188 soil profiles was used. Available soil information includes some of the physical properties of soil (to the depth 6 m), some of the chemical properties of the soil (to the depth 1.5 m) and some chemical properties of the water in the wells. The aim of the present study was evaluating the effects of combined physical and chemical available parameters from different depths on the accuracy of the models fitted. To this end, three models were proposed with different inputs. The first model was created by using the chemical properties of water and soil, the second model was developed by using soil physical parameters and third model were created by combining parameters of the two previous models. Results: The results showed that the third model is more accurate and the value of R2, R2adj and RMSE, were, 0.61, 0.56 and 0.34 also ME values for the three models was 0.05, 0.02 and 0.06 respectively. Conclusion: The results show that using physical and chemical properties of water together (the third proposed model) has a greater impact on soil saturated hydraulic conductivity and combinations of these parameters at different depths, increases the accuracy in estimating saturated hydraulic conductivity. Verification test results showed that the average predicted values and the measured Ks in all models, with no significant difference.