ارزيابي و بهينه‌سازي پارامترهاي معادلات مختلف نفوذ براي حوضه آبخيز ليقوان (شمال‌غرب ايران)

Evaluating and optimizing the parameters of soil infiltration models in Lighvan watershed (Northwest of Iran)

سابقه و هدف: مدل هاي تجربي زيادي براي توصيف فرآيند نفوذ آب به داخل خاك ارايه شده است. براي استفاده اين معادلات در مناطق مختلف نياز است كه پارامترهاي آن‌ها مورد واسنجي و بهينه‌سازي قرار گيرد. بنابراين در اين پژوهش تلاش شد تا پارامترهاي معادلات فوق با استفاده از اندازه‌گيري‌هاي نقطه‌اي براي حوضه آبخيز ليقوان از توابع استان آذربايجان‌شرقي بهينه‌سازي گردد. مواد و روش‌ها: پژوهش حاضر در حوضه آبخيز ليقوان واقع در استان آذربايجان‌شرقي، شمال‌غرب ايران، واقع در طول‌هاي شرقي ?23 ¢22 ?46 تا ?05 ¢28 ?46 و عرض‌هاي شمالي ?07 ¢43 ?37 تا ?08 ¢50 ?37 انجام شد. از مدل‌هاي نفوذ استفاده شده در اين پژوهش مي‌توان به مدل گرين و امپ، كوستياكف و كوستياكف اصلاح شده، فيليپ، هورتون و كوتيليك و كرجا اشاره كرد. به‌منظور انجام اين پژوهش، نمونه‌برداري‌هاي خاك و اندازه‌گيري‌هاي مزرعه‌اي در اواخر بهار سال 1391 صورت گرفت. در همين راستا، نفوذ تجمعي خاك در 135 مكان از منطقه مورد مطالعه به‌وسيله نفوذسنج ديسكي اندازه‌گيري شد. يافته‌ها: نتايج پژوهش حاضر نشان داد كه به‌ترتيب مدل‌هاي سه جزيي فيليپ، كوستياكف، كوستياكف اصلاح شده، هورتون، گرين و امپ و فيليپ با مقادير خطاي برازش برابر با 4، 8، 10، 13، 36 و 37 درصد به‌ترتيب كم‌ترين خطا را در پيش‌بيني نفوذ تجمعي يا سرعت نفوذ برخوردار بودند. در بين چهار كلاس بافت خاك موجود در پژوهش نيز (لوم رسي، لوم، لوم رسي شني و لوم شني)، تمامي مدل هاي نفوذ استفاده شده در اين پژوهش به استثناي مدل هورتون بهترين انطباق را در كلاس بافت لوم رسي نشان دادند. نتيجه‌گيري: نتايج پژوهش حاضر نشان داد كه مدل هاي تجربي كوستياكف و كوستياكف اصلاح شده عملكرد بهتري در برازش به داده هاي اندازه گيري شده نفوذ داشتند. توصيه مي‌شود كه از اين مدل ها در پژوهش هاي آتي براي پيش‌بيني مقدار نفوذ خاك به آب در شرايطي مشابه با شرايط حوضه آبخيز ليقوان استفاده شود.

Background and Objectives: Several empirical models have been presented to describe water infiltration into soil. In order to make them applicable in different places, the mentioned models need to be calibrated in different conditions. Therefore, the current research was aimed to optimize parameters of different models using point measurements at Lighvan watershed located in east Azarbayjan. Materials and Methods: Current research was carried out in Lighvan watershed, East Azarbayjan, northwest of Iran which is located in longitudes of 46? 22ʹ 23" E to 46? 28ʹ 05" E and latitudes of 37? 43ʹ 07" N to 37? 50ʹ 08" N. Selected infiltration models include Green and Ampt, Kostyakov and modified Kostyakov, Philip, Horton and Philip’s triplex models. In order to fulfill this research, soil sampling and field measurements were conducted at late spring of 2012. In this regard, cumulative infiltration were measured in 135 different place of the study area using Disc infiltrometer. Results: Based on evaluation error (EE) ceriteria Philip’s triplex model (EE=4%), Kostyakov (EE=8%), modified Kostyakov (EE=10%), Horton (EE=13%), Green and Ampt (EE=36%) and Philip (EE=37%) models had the most to least accuracy for cumulative infiltration prediction, respectively. Among the different soil texture classes (clay loam, loam, sandy clay loam and sandy loam), all applied models in this research except Horton model showed the best conformity in clay loam soil texture class. Conclusion: The results revealed that the Kostyakov and modified Kostyakov models are more suitable for cumulative infiltration and infiltration rates predictions. Therefore, we suggested the mentioned model to be applied in simliar condtion of the Lighvan watershed.