تخمین منحنی توزیع دانه‌بندی خاک بر مبنای سه تابع انتقالی پارامتریک

الموضوعات :

حمید رضا فولادمند ¹

1 - دانشیار آبیاری و زهکشی، واحد مرودشت، دانشگاه آزاد اسلامی، مرودشت، ایران.

تاريخ الإرسال : 21 الأحد , ذو الحجة, 1444 تاريخ التأكيد : 08 الإثنين , ربيع الثاني, 1445 تاريخ الإصدار : 04 الخميس , ذو الحجة, 1444

الکلمات المفتاحية: استان فارس, توابع انتقالی, آنسودا, منحنی دانه‌بندی,

ملخص المقالة :

زمینه و هدف: منحنی توزیع دانه‌بندی خاک از مهم‌ترین ویژگی‌های فیزیکی خاک است و مدل‌های متعددی برای برازش بر داده‌های اندازه‌گیری شده این منحنی ارائه شده است. همچنین روش‌هایی برای تخمین این منحنی وجود دارد که از آن‌جمله می‌توان به تخمین آن با استفاده از روش آسان‌تر ویژگی‌های خاک در دسترس با نام توابع انتقالی پارامتریک اشاره نمود. هدف اصلی از این پژوهش تخمین منحنی توزیع دانه‌بندی خاک از چند مدل مختلف برمبنای توابع انتقالی پارامتریک می‌باشد.روش پژوهش: در این پژوهش از مدل‌های هاورکمپ و پارلانگ در دو حالت مختلف، مدل آسولین و همکاران و مدل فردلاند و همکاران برای برازش بر داده‌های اندازه‌گیری شده منحنی دانه‌بندی استفاده شد. کلیه‌ مدل‌های ذکر شده دارای چندین پارامتر می‌باشند که با معلوم بودن آن‌ها امکان تخمین منحنی دانه‌بندی وجود دارد. برای برآورد پارامترهای مدل‌های اول و دوم روابطی تجربی ساخته شد و برای مدل سوم از روابط ارائه شده توسط فولادمند و منصوری استفاده شد. کلیه روابط برآوردشده با بکارگیری داده‌های بافت خاک (مقادیر رس، سیلت، شن، میانگین هندسی ذرات خاک و انحراف معیار هندسی ذرات خاک) به دست آمدند که اندازه‌گیری و محاسبه آن‌ها برای بیشتر نمونه‌های خاک ساده و متداول است. برای انجام این پژوهش از 30 نمونه خاک در استان فارس برای واسنجی روابط و از 10 خاک دیگر در این منطقه به علاوه 30 نمونه خاک از مجموعه خاک‌های آنسودا برای صحت‌سنجی نتایج بدست آمده استفاده شد. 40 نمونه خاک به کار رفته در مرحله صحت‌سنجی به سه گروه بافت ریز، متوسط و درشت تقسیم شدند. مناسب‌ترین روابط استخراج شده برای تخمین پارامترهای مدل‌های هاورکمپ و پارلانگ در دو حالت مختلف و مدل آسولین و همکاران از روش رگرسیون گام به گام تعیین شدند. برای ارزیابی نتایج از آماره‌های ریشه میانگین مربعات خطا، میانگین هندسی نسبت خطا و انحراف معیار هندسی نسبت خطا استفاده شدند.نتایج: نتایج نشان داد که مدل فردلاند و همکاران برای خاک‌های با بافت ریز و درشت و مدل آسولین و همکاران برای خاک‌های با بافت متوسط مناسب می‌باشند. همچنین نتایج نشان داد که دو حالت مدل‌ هاورکمپ و پارلانگ برای تخمین منحنی دانه‌بندی مناسب نیستند.

المصادر:

Assouline, S., Tessier, D., & Bruand, A. (1998). A conceptual model of the soil water retention curve. Water Resources Research. 34: 223-231.

Beigi Harchegani, H., & Ostovari, Y. (2013). Evaluation and comparison of Grey GM (1,1) and Skaggs models in estimating particle size distribution of soils in the Shahrekord plain. Journal of Water and Soil. 26(6): 1318-1328. (In Persian)

Fooladmand, H. R. & Sepaskhah, A. R. (2006). Improved estimation of the soil particle-size distribution from textural data. Biosystem Engineering. 94: 133-138.

Fooladmand, H. R. & Hadipour, S. (2012). Evaluation of parametric pedotransfer functions for estimating soil water characteristic curve in Fars province. Journal of Water and Soil Science. 15(4) : 25-37. (In Persian)

Fooladmand, H. R., & Mansuri, M. (2013). Comparison of two models for estimating soil particle-size distribution curve based on soil textural data. Archives of Agronomy and Soil Science. 59: 83-92.

Fooladmand, H. R. & Golkar, P. (2018). Fitting different models of soil-moisture characteristic curve on 30 soil samples in Fars province. Journal of Water and Soil Conservation. 25(1) : 319-326. (In Persian)

Fredlund, M. D., Fredlund, D. G., & Wilson, G. W. (2000). An equation to represent grain-size distribution. Canadian Geotechnical Journal. 37: 817-827.

Haverkamp, R., & Parlange, J. Y. (1986). Predicting the water retention curve from particle-size distribution: I. Sandy soils without organic matter. Soil Science. 142: 325-339. 

Leij, F. J., Alves, W. J., van Genuchten, M. Th., & Williams, J. R. (1996). The UNSODA unsaturated soil hydraulic database user’s manual. Version 1.0. Tech. Rep. EPA/600/R-96/095. U.S. EPA, Cincinnati, OH.

Mahadule, P. A., Ranshur, N. J., & Patil, M. R. (2023).  Particle size distribution models fitting in silty clay and silty clay loam textures soils of Pune district. The Pharma Innovation Journal. 12(6): 99-102.

Moosavi, A. A., Mansoorinasab, H., & Mostafavi, M. (2012). Modified Skaggs model for prediction of soil particle-size distribution from limited textural data. International Journal of Agricultural Research and Review. 2(4): 373-380.

Nabizadeh, E., & Beigi Harchegani, H. (2011). Perforemance of eight mathematical models in describing particle size distribution of some soils from Charmahal-va-Bakhtiari province. Journal of Water and Soil Science. 57: 63-75. (In Persian)  

Shirazi, M. A., & Boersma, L. (1984). A unifying quantitative analysis of soil texture. Soil Science Society of America Journal. 48: 142-147.

Skaggs, T. H., Arya, L. M., Shouse, P. J., & Mohanty, B.P. (2001). Estimating particle-size distribution from limited soil texture data. Soil Science Society of America Journal. 65: 1038-1044.

Tietje, O., & Hennings, V. (1996). Accuracy of the saturated hydraulic conductivity prediction by pedo-transfer functions compared to the variability within FAO textural classes. Geoderma. 69: 71-84.

van Genuchten, M. Th. (1980). A closed form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils. Soil Science Society of America Journal. 44: 892-898.