شبیه‌سازی نفوذ آب در خاک با استفاده از نرم‌افزار Hydrus1D و داده‌های صحرایی

سابقه و هدف: در پژوهش حاضر از نرم‌افزار هایدروس یک بعدی برای برآورد پارامترهای هیدرولیکی مدل ون‌گنوختن معلم ‌‌‌‌‌‌و شبیه‌سازی نفوذ آب در خاک در چهار ایستگاه اطراف دانشگاه گنبد کاووس، دریاچه مصنوعی، کلاله و نگین‌شهر با بافت خاک لوم به روش معکوس، استفاده شد. مواد و روشها‌: برای این منظور سه گزینه با تعداد متفاوت پارامترهای هیدرولیکی انتخاب شده برای فرایند بهینه‌سازی تعریف شد. در گروه اول تنها از داده‌های نفوذ‌تجمعی اندازه‌گیری ‌شده به عنوان ورودی نرم‌افزار استفاده شد. در گروه دوم مقدار رطوبت خاک اندازه‌گیری‌شده در پتانسیل ماتریک 3/0 اتمسفر(FC) ( و در گروه سوم از میزان رطوبت در مکش 15 اتمسفر (PWP) به عنوان داده‌های تکمیلی برای حل‌معکوس در کنار داده‌های نفوذ‌تجمعی، استفاده شد. پس از بهینه‌سازی پارامترهای هیدرولیکی خاک، با استفاده از نرم‌افزار هایدروس تغییرات نفوذ با زمان شبیه‌سازی شد. یافته ها: در ایستگاه کلاله مقدار بهینه پارامتر رطوبت اشباع (sø)، رطوبت باقیمانده(rø) و عکس مکش ورود هوا به خاک(α) به ترتیب برابر 34/0، 033/0 و 014/0 به دست آمد. در ایستگاه نگین‌شهر مقدار بهینه پارامتر مکش ورود هوا به خاک (α)‌، شکل منحنی رطوبتی (n) و هدایت هیدرولیکی اشباع خاک (ks) به ترتیب 006/0، 42/1 و 014/0سانتی متر بر دقیقه به دست آمد. در ایستگاه دریاچه مصنوعی مقدار بهینه پارامتر عکس مکش ورود هوا به خاک (α)‌، شکل منحنی رطوبتی (n) و هدایت هیدرولیکی اشباع خاک (ks) به ترتیب 015/0، 39/1 و 016/0سانتی‌متر بر دقیقه به دست آمد. در ایستگاه دانشگاه مقدار بهینه پارامتر هدایت هیدرولیکی اشباع خاک (ks) و عکس مکش ورود هوا به خاک (α) به ترتیب برابر 013/0 سا نتی‌متر بر دقیقه و 008/0 به دست آمد. پس از بهینه سازی پارامتر‌های هیدرولیکی خاک، با استفاده از نرم‌افزار هایدروس تغییرات نفوذ با زمان شبیه‌سازی شد. نتایج نشان داد که نرم‌افزار هایدروس نفوذ‌تجمعی را به خوبی شبیه‌سازی کرده است و با گذشت زمان میزان نفوذ را کمی بیشتر از داده‌های مزرعه ای پیش‌بینی نموده است. در ایستگاه کلاله بین داده‌های نفوذ مزرعه‌ای و نرم‌افزار هایدروس با ضریب R2 بالا (98/0) و RMSE کم (11/9 سانتی‌متر) همبستگی بیشتری وجود داشت و داده‌های پیش‌بینی شده توسط نرم‌افزار تقریبا" با داده‌های مزرعه‌ای برابر بود. در ایستگاه نگین‌شهر تفاوت داده‌های مزرعه‌ای و نرم‌افزار هایدروس بیشتر بود. نتیجه گیری: با توجه به نتایج به دست آمده، نرم‌افزار هایدروس داده‌های نفوذ را کمی بیشتر از میزان واقعی پیش‌بینی کرده است. در همه ایستگاه‌ها مقدار R2 بالا بوده که نشان‌دهنده همبستگی متوسطی بین داده‌های مزرعه‌ای و نرم‌افزار هایدروس می باشد.