ارایه رابطه‏ ای جامع برای نفوذ آب در خاک بر پایه روش مقیاس‏ سازی

نفوذپذیری از مهم ترین پارامترهای فیزیکی خاک است، که نقش مهمی در چرخه هیدرولوژی ایفا می‏کند. تغییرپذیری مکانی خاک ها در تحلیل مسایل مربوط به جریان آب در خاک، در سطوح بزرگ مانند حوضه آبریز کاری بسیار مشکل و پرهزینه است. استفاده از روش‏های مقیاس‏سازی راه حلی کاربردی در رابطه با مسایل تغییرپذیری خاک‏ها می‏باشد. بعد از ارایه نظریه محیط های متشابه، روش‏های مقیاس‏سازی برای غلبه بر مشکل تغییرپذیری خاک‏ها ارایه شدند. در این تحقیق، معادله ریچاردز در گستره وسیع رطوبتی (رطوبت اشباع تا مقدار باقی مانده رطوبت) برای خاک های شنی حل شد و با استفاده از مقیاس‏سازی نتایج حاصل از حل این معادله، مقادیر نفوذ تجمعی مقیاس‏شده ارایه شد. این مقادیر با شکل سه جمله ای معادله فیلیپ تقریب زده شد و با استفاده از مدل های رگرسیونی، به ازای هر جمله از این معادله، رابطه‏ای تجربی برای نفوذ آب در خاک ارایه شد. سپس با استفاده از دو خاک شنی و رسی و در رطوبت مشخص، عملکرد رابطه ی تجربی برای دو سناریوی زمان مقیاس شده 0.1 و 0.01 که شامل زمان های کوتاه و طولانی می باشند سنجیده شد. از میان چهار سناریوی موجود، بیش ترین مقدار خطای جذر میانگین مربعات برابر 0.0053 برای خاک رسی و برای زمان های طولانی به دست آمد. علت بالا بودن این معیارنسبت به سایر سناریوها، تاثیر نیروی ثقل در زمان های طولانی محاسبه شده بود که شرط کاربرد روش مقیاس سازی مورد استفاده در پژوهش، عدم تاثیر نیروی ثقل بر نیروی مویینگی می باشد. همچنین، رابطه نفوذ ارایه شده با مقایسه داده های مزرعه‏ای اندازه‏گیری شده توسط بری و همکاران (barry et al., 1995) روی خاک شنی با ارتفاع ثابت آب روی سطح خاک و بوهنه و همکاران (bohne et al.,1993) که با استفاده از شبیه ساز باران، آزمایش نفوذ را انجام دادند، روی دو خاک رسی در شرایط کشت شده و بدون پوشش مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که رابطه مذکور قادر است تخمین قابل قبولی (با بیش ترین خطای جذر میانگین مربعات 3%) نسبت به مقادیر اندازه گیری شده نفوذ آب در خاک ارایه دهد.