اثر تغيير كاربري اراضي بر هدايت هيدروليكي غيراشباع خاك در شرايط غيرماندگار و ارزيابي برخي اطلاعات جهاني

Effect of Land use Change on Unsaturated Hydraulic Conductivity under Unsteady State Flow Condition and Evaluation of Some Global Databases

به منظور تحليل جريان آب در خاك در حالت غيرماندگار مي توان از روش ژانگ بهره برد. هدف از اين تحقيق تعيين روشي مناسب جهت تخمين مقادير هدايت هيدروليكي اشباع و غيراشباع در كاربري هاي مرتع، باغ و كشاورزي و اثرات تغيير كاربري اراضي بر آن مي باشد. كاربري هاي باغ و كشاورزي از تغيير كاربري مرتع به وجود آمده اند. آزمايشات صحرايي نفوذ با استفاده از نفوذسنج ديسك مكشي در مكش هاي 0، 3، 6، 10 و 18 سانتيمتر آب با سه تكرار در هر كاربري انجام شد. سپس مقادير هدايت هيدروليكي در كاربري هاي مختلف به روش ژانگ تعيين گرديد. براي تخمين پارامترهاي هيدروليكي مدل هدايت هيدروليكي ون گنوختن مورد نياز در روش ژانگ از داده هاي اطلاعاتي راولز و همكاران، كارسل و پريش، نتايج نرم افزار ROSETTA و مدل HYDRUS-2D استفاده شد. جهت تعيين مقادير خطاي روش هاي تخمين هدايت هيدروليكي نسبت به مقادير داده هاي اندازه گيري شده از دو شاخص ارزيابي آماري خطاي نسبي(RE) و متوسط مجذور مربعات خطا (RMSE) استفاده گرديد. نتايج حاصل از محك هاي آماري نشان داد در هر سه كاربري مدل ژانگ براساس داده هاي اطلاعاتي كارسل و پريش با كمترين مقدار RE و RMSE بالاترين صحت را در برآورد مقادير هدايت هيدروليكي دارا مي باشد. به غير از روش كارسل و پريش ساير روش ها در همه كاربري ها در برآورد مقادير هدايت هيدروليكي در رطوبت هاي نزديك اشباع داراي صحت پايين مي باشند اما در مكش هاي بالاتر عملكرد آن ها بهبود يافته است. همچنين طي تغيير كاربري از مرتع به باغ و كشاورزي مقادير هدايت هيدروليكي اشباع افزايش يافته كه دليل آن مي تواند افزايش ماده آلي خاك و خاكدانه سازي در كاربري هاي باغ و كشاورزي باشد كه در كاربري مرتع كمتر از دو كاربري ديگر است.

Zhangʹs method can be used to analyze the unsteady state flow of water in the soil. The aim of this study was determining a suitable method for estimating the amounts of saturated and unsaturated hydraulic conductivity in pasture, orchards, and other agricultural land uses and how it is affected by land use change. Originally, many orchards and cropped lands were pasture land. Field infiltration rate experiments were conducted using tension disc infiltrometer at tensions of 0, 3, 6, 10 and 18 cm of water with three replications for each land use. Hydraulic conductivity values for different land use were determined by Zhang method. To estimate hydraulic parameters of Van Genuchten soil hydraulic conductivity model in Zhangʹs method, Rawls et al. and Carsel and Parrish databases, extracted results of ROSETTA code and HYDRUS-2D software were used. HYDRUS-2D inverse modeling method, also, was used to estimate soil hydraulic properties. Relative Error (RE) and root mean square error (RMSE), as statistical parameters were used to evaluate the estimated hydraulic conductivity versus the measured one. Statistical parameters values showed that, in all the three land uses, Zhang model based on Carsel and Parish had the least amount of RE and RMSE and the highest accuracy in estimating the hydraulic conductivity values. In all land uses, other methods (except Carsel and Parrish) performed weakly at low tensions, but results improved at high tensions. During the land use change from pasture to orchard and field crops, saturated hydraulic conductivity values increased due to an increase in soil organic matter in orchards and cropped lands.