استفاده از خصوصيات منحني تراكم خاك براي تخمين رطوبت خاك با استفاده از مدل ون‌گنوختن

Using compression curve characteristics to estimate water content by the van Genuchten model

مدل ون‌گنوختن معروفترين و پركاربردترين مدل منحني نگهداشت آب خاك است. پارامترهاي اين مدل توسط تخمينگر‌هاي مختلف از جمله بافت خاك تخمين زده شده‌اند. اما تا كنون از خصوصيات منحني تراكم جهت تخمين پارامترهاي مدل ون‌گنوختن و نهايتا رطوبت خاك استفاده نشده است. منحني تراكم يكي از خصوصيات مكانيكي خاك است و رابطه بين تنش كرنش با مدول الاستيسته در خاك را نشان مي‌دهد. دو منحني نگهداشت آب خاك و منحني تراكم داراي شباهت‌هايي هستند. اندازه‌گيري منحني نگهداشت آب در خاك زمان‌بر و هزينه‌بر است در صورتي كه اندازه‌گيري منحني تراكم ارزان و سريع است. براي انجام اين تحقيق 150 نمونه خاك از پنج استان ايران به صورت دست خورده و دست نخورده برداشت شد. نگهداشت آب در خاك در دوازده مكش اندازه‌گيري شد. منحني تراكم با استفاده از دستگاه تك محوري به صورت نمونه محصور بدست آمد. در اين طرح از شش سطح تخمينگر كه شامل خصوصيات تراكمي و ضرايب معادلاتي هستند براي تخمين رطوبت خاك استفاده شد. استفاده از خصوصيات منحني تراكم موجب بهبود تخمين منحني نگهداشت آب خاك در هر دو مرحله اموزش و ازمون مدل گرديد. سطوح دوم و ششم به‌ترتيب با تخمين‌گرهاي تنش پيش تراكميشاخص تراكم شاخص تورم و پارامترهاي معادله تنشپوكي (‌به‌صورت غير مستقيم)، علاوه بر خصوصيات پايه، نسبت به ساير سطوح دقت تخمين بالاتري داشتند (IRMS=0.092). علت برتري اين تخمينگر‌ها را مي‌توان همبستگي آن‌ها با ضرايب مدل ون‌گنوختن و مفهوم مكانيكي تخمينگر‌ها دانست. همچنين تشابه شكل دو منحني با هم نيز يكي از علل تخمين مناسب رطوبت بود.

van Genuchten model is a wellknown and most widely used model for the estimation of soil water retention curve. The parameters of this model have been estimated by different estimators such as soil texture. But so far the properties of compaction curve have not been used to estimate the parameters of van Genuchten model. Compaction curve is one of the soil mechanical properties and shows the relationship between the stressstrain with the elasticity modulus. Soil water retention and compaction curves have similarities. Measurement of soil water retention curve is timeconsuming and costly while the measurement of compaction curve is cheap and needs less time. For this study, 150 soil samples (distributed and undistributed) were collected from five provinces of Iran. Soil water retention was measured at 12 suctions and the compaction curve was obtained using uniaxial apparatus in the confined sample. In this research, 6 levels of estimators including compaction characteristics and equations coefficients were used to estimate water content. In general, results showed that the use of compaction curve was useful to estimate the soil water retention curve. The second and sixth levels with the estimators of PcCcCs and parameters of stressstrain model (indirectly), respectively along with basic soil properties had higher estimation accuracy compared to other estimator levels. The reason for the excellence of these estimators can be due to their correlation with van Genuchten model parameters and mechanical concept of estimators. Moreover, the similarity between the two curves was one of the reasons for the appropriate estimation of soil water retention curve.