ارزیابی روش استوانه های دوگانه در اندازه گیری نفوذ عمودی آب به خاک در بافت های مختلف با استفاده از نرم افزار Hydrus

ﺳﺎﺑﻘﻪ و ﻫﺪف: ﻧﻔﻮذﭘﺬﯾﺮی ﯾﮑﯽ از ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎی ﻣﻬﻢ ﺧﺎک ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ، ﮐﻪ ﺑﺮ روی ﺑﺴﯿﺎری از ﻓﺮآﯾﻨﺪﻫﺎی ﻫﯿﺪروﻟﻮژﯾﮑﯽ ﺣﻮزه ﻫﺎی آﺑﺨﯿﺰ ﺗﺄﺛﯿﺮﮔﺬار اﺳﺖ. اﻫﻤﯿﺖ ﻧﻔﻮذ ﺳﺒﺐ ﺷﺪه ﺗﺎ روشﻫﺎی ﺻﺤﺮاﯾﯽ و آزﻣﺎﯾﺸﮕﺎﻫﯽ ﻣﺨﺘﻠﻔﯽ ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮر اﻧﺪازه ﮔﯿﺮی اﯾﻦ ﻓﺮاﯾﻨﺪ ﻣﻮرد اﺳﺘﻔﺎده ﻗﺮار ﮔﯿﺮد. روش ﻫﺎی ﻣﺨﺘﻠﻔﯽ ﺑﺮای اﻧﺪازه ﮔﯿﺮی ﻧﻔﻮذ آب ﺑﻪ ﺧﺎک وﺟﻮد دارد ﮐﻪ اﺳﺎس ﻫﻤﻪ آن ﻫﺎ ﺑﺮ اﻧﺪازه ﮔﯿﺮی ﺟﺮﯾﺎن ﻋﻤﻮدی آب ﺑﻪ ﺧﺎک اﺳﺘﻮار اﺳﺖ. ﯾﮑﯽ از روش ﻫﺎی اﺳﺘﺎﻧﺪارد اﻧﺪازه ﮔﯿﺮی ﻧﻔﻮذ آب ﺑﻪ ﺧﺎک، روش ﻧﻔﻮذﺳﻨﺞ ﻫﺎی اﺳﺘﻮاﻧﻪ- دوﮔﺎﻧﻪ اﺳﺖ. در اﯾﻦ روش ﻓﺮض ﺑﺮ آن اﺳﺖ ﮐﻪ اﺳﺘﻮاﻧﻪ ﺧﺎرﺟﯽ ﻣﺎﻧﻊ از اﯾﺠﺎد ﺟﺮﯾﺎن ﺟﺎﻧﺒﯽ و ﺑﻪ وﺟﻮد آوردن ﺟﺮﯾﺎن ﮐﺎﻣﻼً ﻋﻤﻮدی در ﺧﺎک ﻣﯽ ﺷﻮد. ﺑﻨﺎﺑﺮاﯾﻦ ﭘﮋوﻫﺶ ﺣﺎﺿﺮ ﺑﻪ ﻣﻨﻈﻮر ارزﯾﺎﺑﯽ روش ﻧﻔﻮذﺳﻨﺞ اﺳﺘﻮاﻧﻪ دوﮔﺎﻧﻪ در اﻧﺪازهﮔﯿﺮی ﻧﻔﻮذ ﻋﻤﻮدی آب ﺑﻪ ﺧﺎک در ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ ﺑﺎ دادهﻫﺎی ﻧﻔﻮذ ﻋﻤﻮدی واﻗﻌﯽ ﺷﺒﯿﻪ ﺳﺎزی ﺷﺪه ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻧﺮم اﻓﺰار hydrus-1d اﻧﺠﺎم ﮔﺮﻓﺘﻪ ﺷﺪ. ﻣﻮاد و روش ﻫﺎ: در اﯾﻦ ﭘﮋوﻫﺶ، دادهﻫﺎی ﻧﻔﻮذ آب ﺑﻪ ﺧﺎک در ﭼﻨﺪﯾﻦ ﻣﻨﻄﻘﻪ از ﮐﺸﻮر ﺑﺎ ﺑﺎﻓﺖﻫﺎی ﻣﺨﺘﻠﻒ ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از روش ﻧﻔﻮذﺳﻨﺞ اﺳﺘﻮاﻧﻪ دوﮔﺎﻧﻪ اﻧﺪازهﮔﯿﺮی ﺷﺪ، ﺳﭙﺲ ﺷﺮاﯾﻂ ﻧﻔﻮذ آب ﺑﻪ ﺧﺎک در ﻣﺤﯿﻂ ﻧﺮم اﻓﺰار hydru-1d ﺑﺮای ﻣﻨﺎﻃﻖ ﻣﻮرد ﻧﻈﺮ، ﺷﺒﯿﻪﺳﺎزی و دادهﻫﺎی ﻧﻔﻮذ ﻋﻤﻮدی آب ﺑﻪ ﺧﺎک ﺑﻪ روش ﺣﻞ ﻣﺴﺘﻘﯿﻢ ﻣﻌﺎدﻟﻪ رﯾﭽﺎردز اﺳﺘﺨﺮاج ﺷﺪﻧﺪ. ﺟﻬﺖ ﮐﻤﯽ ﮐﺮدن ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎی ﻫﯿﺪروﻟﯿﮑﯽ در ﻣﻌﺎدﻟﻪ رﯾﭽﺎردز از ﻣﺪل ونﮔﻨﻮﺧﺘﻦ- ﻣﻌﻠﻢ اﺳﺘﻔﺎده ﮔﺮدﯾﺪ. ﺑﺪﯾﻦ ﻣﻨﻈﻮر ﭘﺎراﻣﺘﺮﻫﺎی ﻫﯿﺪروﻟﯿﮑﯽ ﻣﺪل ونﮔﻨﻮﺧﺘﻦ- ﻣﻌﻠﻢ ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از روش ﺣﻞ ﻋﺪدی ﻣﻌﮑﻮس در ﻧﺮم اﻓﺰار hydrus، ﺑﺮای ﺧﺎک ﻫﺮ ﻣﻨﻄﻘﻪ ﺑﻬﯿﻨﻪ ﺳﺎزی ﺷﺪ و ﻣﻮرد اﺳﺘﻔﺎده ﻗﺮار ﮔﺮﻓﺖ. ارزﯾﺎﺑﯽ دادهﻫﺎی اﻧﺪازه ﮔﯿﺮی ﺷﺪه ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از آﻣﺎره ﻫﺎی ﻣﯿﺎﻧﮕﯿﻦ ﺧﻄﺎ (me)، رﯾﺸﻪ ﻣﯿﺎﻧﮕﯿﻦ ﻣﺮﺑﻌﺎت ﺧﻄﺎ (rmse)، ﺿﺮﯾﺐ ﺗﺒﯿﯿﻦ (r ) و رﯾﺸﻪ ﻣﯿﺎﻧﮕﯿﻦ ﻣﺮﺑﻌﺎت ﻧﺮﻣﺎل ﺷﺪه (nrmse) اﻧﺠﺎم ﺷﺪ. ﯾﺎﻓﺘﻪ ﻫﺎ: ﻧﺘﺎﯾﺞ ﻣﻘﺎﯾﺴﻪ داده ﻫﺎی ﺷﺒﯿﻪﺳﺎزی ﺷﺪه ﺑﺎ اﺳﺘﻔﺎده از ﻧﺮماﻓﺰار ﻫﺎﯾﺪروس ﺑﺎ دادهﻫﺎی اﻧﺪازهﮔﯿﺮیﺷﺪه از ﻃﺮﯾﻖ آزﻣﺎﯾﺶ اﺳﺘﻮاﻧﻪﻫﺎی دوﮔﺎﻧﻪ ﻧﺸﺎن داد ﮐﻪ ﻧﻔﻮذ اﻧﺪازهﮔﯿﺮیﺷﺪه در روش اﺳﺘﻮاﻧﻪﻫﺎی دوﮔﺎﻧﻪ ﺑﺴﯿﺎر ﺑﯿﺶ ﺗﺮ از ﻧﻔﻮذ ﻋﻤﻮدی آب ﺑﻪ ﺧﺎک اﺳﺖ. ﻧﻔﻮذ اﻧﺪازه ﮔﯿﺮی ﺷﺪه در ﺗﻤﺎم ﺑﺎﻓﺖ ﻫﺎ دارای اﺧﺘﻼف زﯾﺎدی ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ داده ﻫﺎی ﺷﺒﯿﻪ ﺳﺎزی ﺷﺪه ﺑﻮد. در روش اﺳﺘﻮاﻧﻪ دوﮔﺎﻧﻪ ﮐﻢ ﺗﺮﯾﻦ ﻣﯿﺰان ﺧﻄﺎ در اﻧﺪازهﮔﯿﺮی ﻧﻔﻮذ آب ﺑﻪ ﺧﺎک، در ﺑﺎﻓﺖ ﻟﻮم ﺷﻨﯽ ﮐﻪ ﯾﮏ ﺑﺎﻓﺖ ﺳﺒﮏ ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ ﻣﺸﺎﻫﺪه ﺷﺪ. ﻣﻘﺎدﯾﺮ آﻣﺎرهﻫﺎی ﺿﺮﯾﺐ ﺗﺒﯿﯿﻦ، رﯾﺸﻪ ﻣﯿﺎﻧﮕﯿﻦ ﻣﺮﺑﻌﺎت ﺧﻄﺎ، ﻣﯿﺎﻧﮕﯿﻦ ﺧﻄﺎ و رﯾﺸﻪ ﻣﯿﺎﻧﮕﯿﻦ ﻣﺮﺑﻌﺎت ﻧﺮﻣﺎل ﺷﺪه (me ،rmse ،r و nrmse) در اﯾﻦ ﺑﺎﻓﺖ ﺑﻪ ﺗﺮﺗﯿﺐ ﺑﺮاﺑﺮ ﺑﺎ 0/87، 8/51، 4/45، 0/18 ﺑﻮد. ﻧﺘﯿﺠﻪ ﮔﯿﺮی: در اﻧﺪازه ﮔﯿﺮی ﻧﻔﻮذ آب ﺑﻪ ﺧﺎک ﺑﻪ روش اﺳﺘﻮاﻧﻪﻫﺎی دوﮔﺎﻧﻪ اﻧﺪازه اﺳﺘﻮاﻧﻪﻫﺎی ﻣﻮرد اﺳﺘﻔﺎده و ﻫﻤﭽﻨﯿﻦ ﻓﻀﺎی ﺑﺎﻓﺮی ﺑﯿﻦ دو اﺳﺘﻮاﻧﻪ از اﻫﻤﯿﺖ زﯾﺎدی ﺑﺮﺧﻮردار اﺳﺖ. ﺑﻨﺎﺑﺮاﯾﻦ اﺳﺘﻔﺎده از اﺳﺘﻮاﻧﻪﻫﺎﯾﯽ ﺑﺎ اﻧﺪازهﻫﺎی ﻣﺘﻔﺎوت ﺑﺮ ﻣﻘﺎدﯾﺮ ﻧﻔﻮذ ﻧﻬﺎﯾﯽ ﺗﺄﺛﯿﺮﮔﺬار اﺳﺖ. روش ﻧﻔﻮذﺳﻨﺞ اﺳﺘﻮاﻧﻪ دوﮔﺎﻧﻪ در ﺑﺎﻓﺖ ﺷﻨﯽ از ﺧﻄﺎی ﭘﺎﯾﯿﻦﺗﺮی ﻧﺴﺒﺖ ﺑﻪ ﺑﺎﻓﺖ ﻫﺎی ﺳﻨﮕﯿﻦ ﺑﺮﺧﻮردار اﺳﺖ و ﺳﻬﻢ ﻧﻔﻮذ ﺟﺎﻧﺒﯽ در اﯾﻦ ﺑﺎﻓﺖ ﮐﻢ ﺗﺮ ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ. ﺑﻨﺎﺑﺮاﯾﻦ ﻧﻔﻮذﺳﻨﺞ اﺳﺘﻮاﻧﻪ دوﮔﺎﻧﻪ در ﺑﺎﻓﺖ ﻫﺎی ﺳﺒﮏ از دﻗﺖ ﺑﺎﻻﺗﺮی ﺑﺮﺧﻮردار اﺳﺖ.