بررسی تغییرات ضرایب معادلات نفوذ و امکان کاربرد آن‌ها در رطوبت ها و چگالی های مختلف

نفوذ یک فرآیند کلیدی است که در برنامه‌ریزی، طراحی، مدیریت و بهینه‌سازی سیستم‌های آبیاری مورد استفاده قرار می‌گیرد؛ بنابراین انتخاب یک مدل نفوذ مناسب در بهینه‌سازی مصرف آب در کشاورزی و بررسی چرخه آب در مقیاس کوچک و بزرگ ضروری است. هدف از این پژوهش بررسی تغییرات ضرایب معادلات نفوذ کاستیاکف، کاستیاکف-لوییس و هورتن نسبت به تغییر هم‌زمان رطوبت اولیه و چگالی ظاهری خاک و تاثیر آن بر عملکرد معادلات نفوذ در خاک‌های مختلف بود. به منظور بیان تاثیر حساسیت ضرایب معادلات نفوذ بر کارایی آن معادلات در رطوبت‌ها و چگالی‌های مختلف، ابتدا ضرایب معادلات برای همه داده‌های نفوذ محاسبه (مرحله برازش) و در مرحله بعد در یک رطوبت و چگالی مشخص برای هر خاک محاسبه و برای رطوبت‌ها و چگالی‌های دیگر مورد استفاده قرار گرفت (مرحله ارزیابی). برای این منظور داده‌های نفوذ تجمعی در هشت بافت خاک، سه چگالی ظاهری شامل 1.3، 1.4 و 1.5 گرم بر سانتیمترمکعب و پنج سطح رطوبت حجمی 0.1، 0.15، 0.2، 0.25 و 0.3 با استفاده از hydrus-1d تهیه گردید. بر اساس نتایج حساسیت ضرایب معادلات نفوذ نسبت به تغییرات رطوبت و چگالی ظاهری از زیاد به کم به ترتیب ضریب معادله کاستیاکف (ak)، ضریب معادله کاستیاکف-لوئیس (akl)، توان معادله کاستیاکف (bk)، ضریب معادله هورتن (bh) و توان معادله کاستیاکف-لوئیس (bkl) به دست آمد. میانگین افزایش rmse معادله کاستیاکف، کاستیاکف-لوییس و هورتن در مرحله ارزیابی به ترتیب 3.25، 34 و 2.8 برابر مرحله برازش به دست آمد؛ بنابراین کمترین حساسیت در عملکرد معادله هورتن و بیشترین حساسیت در معادله کاستیاکف-لوئیس رخ داده است.

Investigating the Changes of Coefficients of Infiltration Equations and Their functional evaluation under Various Soil Moisture and Bulk Densities

Infiltration is a key process which can be considered for scheduling, design, management and optimization of irrigation systems. Therefore, it is necessary to choose an appropriate infiltration model to optimize water consumption in agriculture and to study the water cycle on a small and large scale. The purpose of this study was to investigate the sensitivity of the coefficients of Kostiakov, KostiakovLewis and Horton infiltration equations to the simultaneous changes of initial moisture and soil bulk density and its effect on the performance of infiltration equations in different soils. In order to represent the effect of the sensitivity of the coefficients of infiltration equations on the efficiency of those equations at different moisture and bulk densities, first the coefficients of the equations are calculated for all infiltration data (fitting step) and then at a specific moisture and bulk density for each soil are calculated and for the moisture and other densities were used (evaluation step). For this purpose, cumulative infiltration data in eight soil textures, three bulk densities including 1.3, 1.4 and 1.5 g / cm3 and five volumetric moisture levels of 0.1, 0.15, 0.2, 0.25 and 0.3 was prepared using HYDRUS1D. Based on the results, sensitivity of the coefficients of infiltration equations to changes in moisture and bulk density from high to low, respectively, the coefficient of the Kostiakov equation (ak), the coefficient of the KostiakovLewis equation (akl), the power of the Kostiakov equation (bk), the coefficient of the Horton equation (bh) And the power of the KostiakovLewis equation (bkl) was obtained. The mean increase of RMSE of the Kostiakov, KostiakovLewis and Horton equations in the evaluation stage was respectively 3.25, 34 and 2.8 times the fitting stage. Therefore, the lowest and the highest sensitivity occurred in the Horton and the KostiakovLewis equations respectively.