تخمین خصوصیات هیدرولیکی خاک از طریق الگوریتم‌های محاسباتی آزمایش نفوذ بیرکن

امروزه الگوریتم‌های محاسباتی بیرکن (bestslope و beststeady) به‌عنوان روش های غیرمستقیم مناسبی برای تخمین هدایت هیدرولیکی اشباع (ks) و قابلیت جذب خاک (s) و پارامتر مقیاس (hg) در معادله منحنی مشخصه ونگنوختن از طریق داده‌های آزمایش نفوذ بیرکن و سایر پارامترهای مورد نیاز شناخته شده‌اند. هدف از پژوهش حاضر مقایسه دو الگوریتم مذکور در تخمین ks و s و رطوبت خاک متناظر با مکش‌های 33، 300،200،100 و 1500 کیلو پاسکال است. برای این منظور تعداد 40 آزمایش نفوذ بیرکن در مزرعه پژوهش‌هایی سد سیستان انجام شد. از کل آزمایش‌ها تعداد 30 آزمایش در بافت‌های لوم و لوم‌شنی که متوسط خطای نسبی (er(t,i)) آنها کمتر از 5/5 درصد بود برای بررسی و تحلیل نتایج انتخاب شد. برای مقایسه رطوبت اندازه‌گیری شده و تخمین زده شده در هر یک از فشارهای مورد نظر از معیارهای جذر میانگین مربعات خطا (rmse)، میانگین خطا (me) و ضریب تعیین وزنی ( omega;r2) استفاده شد. نتایج نشان داد الگوریتم beststeady که فرایند محاسباتی بسیار ساده‌تری در مقایسه با الگوریتم اصلی بیرکن (bestslope) دارد، توانایی تخمین مقدار ks و s و همچنین مقدار رطوبت در مکش‌های نزدیک به ظرفیت زراعی با دقت قابل قبولی را دارد. دقت تخمین مقدار رطوبت خاک متناظر با مکش 1500 کیلو پاسکال (رطوبت در نقطه پژمردگی) در هر دو الگوریتم ضعیف و غیرقابل قبول تشخیص داده شد. از طرفی با افزایش درصد رس خاک مقدار خطای نسبی تخمین رطوبت اندازه‌گیری شده ((er(h, t)با شیب ملایمی کاهش یافت.

Estimation of Soil Hydraulic Properties Curve through Beerkan Infiltration Experiment Algorithms

Nowadays, the Beerkan computational algorithms (BESTslope and BESTsteday) are known as the suitable indirect methods for estimating soil saturated hydraulic conductivity (Ks) and sorptivity (S), as well as the scale parameter (hg) in van Genuchten soil water retention equation through the data collected in the Beerkan infiltration experiment and other required data. The purpose of this study was to compare these algorithms in estimating Ks and S, as well as the soil water content corresponding to the suctions of 33 kPa, 100 kPa, 200 kPa, 300 kPa and 1500 kPa. For this purpose, a total of 40 Beerkan infiltration experiments were carried out in Sistan dam research field. From all Beerkan experiments, 30 tests in loam and sandy loam textures having a relative error less than 5.5% (Er <5.5%) were selected for further analysis. The statistical criteria RMSE, ME and omega;r2 were used to compare the measured and estimated water content values at each suction. The results showed that the BESTsteday algorithm, which had a more simple calculating process than the main algorithm (i.e. BESTslope), could provide the Ks and S values and the soil water content of the near field capacity with an acceptable accuracy. The model performance in estimating water content corresponding to the 1500 kpa suction head (i.e. Tfc) was not acceptable for both algorithms. Moreover, the relative error of estimating soil water content (Er(h, T)) was decreased gradually by an increase in clay %.