تخمین منحنی مشخصه آب خاک با استفاده توزیع اندازه ذرات بر پایه روش فرکتال

به دست آوردن منحنی رطوبتی در آزمایشگاه زمان بر و پرهزینه می باشد. به این دلیل پژوهش گران روش هایی را ارائه کرده اند که به کمک آن‌ها بتوان منحنی مشخصه را به آسانی به دست آورد. یکی از این روش ها، استفاده از هندسه فرکتال می باشد. از آن‌جا که به دست آوردن داده های فاز جامد یا توزیع اندازه ذرات (psd) آسان تر از توزیع اندازه منافذ می باشد، تعیین رابطه بین بعد فرکتال توزیع اندازه ذرات (dpsd) و بعد فرکتال منحنی رطوبتی (dswrc) می تواند مفید واقع شود. از طرفی در بسیاری از داده های خاک، اطلاعات کاملی از منحنی دانه بندی نیز موجود نمی باشد و تنها سه جزء (درصد رس، سیلت و شن) از آن اندازه گیری می شود. این پژوهش با هدف تعیین dpsd با استفاده از داده های زود یافت خاک و همچنین ایجاد رابطه ای بین dpsd و dswrc انجام گردید. برای این کار 54 نمونه خاک از مناطق شمالی ایران انتخاب و به شش کلاس بافتی لوم، لوم رسی، رسی، لوم رس شنی، لوم سیلتی و لوم شنی تقسیم بندی شد. dpsd با استفاده از روش بسط داده شده منحنی دانه بندی (dm1) و روش استفاده از سه نقطه (شن، سیلت و رس) (dm2) به دست آمد. نتایج نشان داد که بعد فرکتال توزیع اندازه ذرات به دست آمده با هر دو روش اختلاف معنی داری با یکدیگر ندارند. dswrc نیز با استفاده از داده های مکش-رطوبت به دست آمد. نتایج حاکی از این بود که هر سه بعد فرکتال وابسته به بافت خاک بوده و با افزایش مقدار رس خاک مقدار آن افزایش می یابد. هم‌چنین روابط رگرسیون خطی بین dm1 و dm2 با dswrc با استفاده از 48 نمونه خاک ایجاد گردید که به ترتیب دارای ضریب تعیین 902/0 و 871/0 بودند. سپس بر اساس روابط به دست آمده، از چهار روش : 1- dm1= dswrc ، 2-استفاده از معادله رگرسیونی به دست آمده با dm1 ، 3- dm2= dswrc و 4- استفاده از معادله رگرسیونی به دست آمده با dm2 برای بیان dswrc استفاده گردید. مدل ها برای تعیین درصد رطوبت خاک در مکش های مختلف با توجه به شاخص های آماری ریشه مربع میانگین خطاهای نرمال شده، میانگین خطا، نسبت خطای متوسط هندسی و راندمان مدل‌سازی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که به استثناء خاک لوم شنی در سایر خاک ها دقت روش ها مناسب بوده است. به طورکلی این پژوهش کارایی روش فرکتال را برای شبیه سازی منحنی رطوبتی با استفاده از داده زود یافت خاک با موفقیت اثبات کرد.