نقش توزیع دو الگویی اندازه ذرات خاک در برآورد منحنی رطوبتی

توزیع جرم ذرات در اندازه های مختلف تاثیر اساسی در آرایش منافذ دارد؛ به طوری که پایه شکل‌گیری بسیاری از مدل های منحنی رطوبتی می باشد. نبود بخشی از اندازه ذرات می تواند منجر به توزیع دو الگویی اندازه ذرات شود که در این حالت مدل های توسعه یافته منحنی رطوبتی برای خاک های تک الگویی کارایی خود را از دست می دهند. در این پژوهش سعی شد میزان صحت برآورد منحنی رطوبتی توسط سه مدل arya et al. (1999)، mohammadi and vanclooster (2011) (mv) و اصلاح شده آن با ادغام با مدل منحنی رطوبتی ونگنوختن (mvvg) در کلاس های مختلف بافتی و به ‌ویژه در نواحی دو الگویی مورد بحث قرار گیرد. بدین منظور 94 نمونه خاک از داده های پایگاه داده ای unsoda که دارای اطلاعات مربوط به منحنی رطوبتی و توزیع اندازه ذرات بودند، انتخاب و منحنی رطوبتی آن ها بر اساس سه مدل مذکور برآورد شد. دقت برآورد با استفاده از سه آماره صحت سنجی rmse، nse و r2 ارزیابی شد. نتایج نشان داد که مدل ها در کلاس های بافت لوم، لوم سیلتی و رس سیلتی که تک الگویی هستند و نیز کلاس های بافت شنی، شن لومی و لوم شنی که درصد شن در آن ها زیاد است (حذف بخش سیلت اثر چندانی بر توزیع اندازه ذارت ندارد)، از دقت مناسبی برخوردار هستند. لیکن در کلاس های بافتی قرارگرفته در نواحی دو الگویی مثلث بافت خاک همانند لوم رس شنی، لوم رسی، رس شنی و رسی، صحت برآورد به شاخص دو الگویی نمونه خاک بستگی دارد. میانگین آماره های صحت سنجی rmse، nse و r2 برای سه مدل مورد بررسی، در دامنه توزیع تک الگویی به ترتیب 0.044، 0.378 و 0.921 و در دامنه دو الگویی 0.062، 2.501 و 0.859 به دست آمد. همچنین مشخص شد دقت سه مدل فوق با یکدیگر متفاوت بوده و مدل mvvg ضمن اینکه مستقل از خاصیت دو الگویی توزیع اندازه ذرات بوده و همبستگی غیر معنی‌داری با شاخص دو الگویی داشت، با صحت بیشتری توانست منحنی رطوبتی را از توزیع اندازه ذرات برآورد نماید.

Role of Bimodal ParticleSize Distribution to Predict the Soil Water Retention Curve

The particle sizes distribution (PSD) has a major impact on the pore arrangement in the soil, which is the basis for many soil water retention curve (SWRC) models. Lack of some particles in PSD lead to bimodal distribution of soils. In this situation, the performance of developed SWRC models for normal soils were decreased. In this study, the accuracy of three models that estimate SWRC from PSD including Aria et al. (1999), Mohammadi and Vanclooster (MV) (2011), and modified MV, that combined with VanGenuchten (1980) model, (MVVG) (2013) were investigated in unimodal and bimodal zone of soil textural triangle. For this purpose, 94 soil samples, with a wide range of physical properties including PSD and SWRC data, were selected from the UNSODA hydraulic properties database and their SWRC were estimated by the proposed models. Estimation accuracy was evaluated using RMSE, NSE and R2 statistics. Results showed that in unimodal soil textures including loam, silt loam and silty clay, the models have good accuracy. As well as in sand, sandy loam and loamy sand soils, because of high sand content, models accuracy not affected by bimodality. In soils associated with bimodal zone of soil textural triangle including sandy clay loam, clay loam, sandy clay and clay, SWRC prediction depended on bimodality index that proposed in this paper. The mean RMSE, NSE and R2 statistics for the three models in unimodal zone of soil textural triangle were obtained 0.044, 0.378 and 0.921 and in bimodal zone they were 0.062, 2.501 and 0.859 respectively. Also, it was found that the accuracy of the three models was different and the MVVG model had insignificant correlation with the bimodality index and could estimate more accurately SWRC from PSD.