تخمین معکوس پارامترها و توابع هیدرولیکی خاک غیراشباع با استفاده از داده‌های آزمون دیسک نفوذسنج

محورهای موضوعی : مدیریت آب در مزرعه با هدف بهبود شاخص های مدیریتی آبیاری

محمد نخعی ¹ , وهاب امیری ² , میثم ودیعتی ³

1 - دانشیار هیدروژئولوژی؛ دانشکده علوم زمین؛ دانشگاه خوارزمی؛ تهران؛ ایران
2 - دانشجوی دکتری هیدروژئولوژی؛ دانشکده علوم زمین؛ دانشگاه خوارزمی؛ تهران؛ ایران
3 - دانشجوی دکتری هیدروژئولوژی؛ دانشکده علوم؛ گروه زمین شناسی؛ دانشگاه تبریز؛ تبریز؛ ایران

تاریخ دریافت : 1393/04/06 تاریخ پذیرش : 1394/02/13 تاریخ انتشار : 1394/06/31

کلید واژه: تخمین پارامتر, توابع هیدرولیکی, حل معکوس, دیسک نفوذسنج,

چکیده مقاله :

تحلیل جریان در منطقه غیراشباع خاک بسیار پیچیده بوده و به دو تابع غیرخطی K(h) و θ(h) که توابع غیرخطی رفتار هیدرولیکی خاک هستند بستگی دارد. تخمین پارامترهای هیدرولیکی خاک به روش‌های گوناگونی انجام می‌شود که استفاده از آزمون نفوذ یکی از این موارد می‌باشد. در این مطالعه از داده‌های جمع‌آوری شده از آزمون نفوذ بوسیله دیسک نفوذ (بار فشار و نفوذ تجمعی از سطح نمونه خاک) برای تخمین و بهینه‌یابی پارامترهای هیدرولیکی خاک با استفاده از برنامه HYDRUS-2D به روش حل معکوس استفاده شد.در این مطالعه از مدل van Genuchten-Mualem برای ارزیابی هیدرودینامیکی محیط استفاده شد. علاوه بر این، فرض شد که هیچ‌گونه پسماند رطوبتی در محیط وجود ندارد و محیط متخلخل کاملاً همگن و ایزوتروپ است. در این مطالعه نمونه‌ای از خاک سیلتی‌ لوم به طول 7/20 سانتیمتر و قطر 7/20 سانتیمتر انتخاب شد. از داده‌های ثبت شده در بازه زمانی 150 ساعته به عنوان مشاهده‌های آزمایشگاهی در مدل حل معکوس استفاده گردید و توابع هیدرولیکی خاک تخمین زده شد. مدل در دو بخش مجزا و با استفاده از داده‌های بار فشار و سپس داده‌های نفوذ تجمعی اجرا شد و نتایج با هم مقایسه گردید. نتایج نشان می‌دهد که استفاده از بار فشار در عمق 4 سانتیمتری که در این مطالعه مورد توجه بود نمی‌تواند منجر به ارائه تخمین درستی از پارامترهای هیدرولیکی خاک شود. نتایج استفاده از نفوذ تجمعی نشان می‌دهد که این اطلاعات به صورت موفقیت آمیزی می‌توانند در حل و تخمین معکوس پارامترهای مورد نظر مفید باشند.

چکیده انگلیسی:

Analysis the flow in unsaturated soil is very complicated and is dependent on two nonlinear functions K(h) and θ(h) which are the nonlinear functions of soil hydraulic behavior. There are various methods for estimation of soil hydraulic parameters which using the infiltration test is one of them. In this study, the collected data from disk infiltrometer experiment (pressure head and cumulative water infiltration) used for estimation and optimization of soil hydraulic parameters by applying HYDRUS-2D software. The estimations done by inverse solution and Van Genuchten-Mualem model used for hydrodynamic assessing of soil sample. In addition, it is assumed that there is no hysteresis in soil sample and porous media is completely homogenous and isotropic. The silt loom soil sample with 20.7 cm in length and diameter equal to 20.7 cm selected for this experiment. The recorded data in 150 hours used as experimental observations in inverse solution of problem and the soil hydraulic functions estimated. Model ran in two discrete part, using pressure head and cumulative infiltration respectively, and results were compared. Results show that using the pressure head in depth 4 cm cannot lead to precise estimation of soil hydraulic parameters. Using the cumulative infiltration show the successiveness of this part of experiment in inversely estimation of parameters.