ارزیابی برخی مدل های پیش بینی کننده هدایت هیدرولیکی اشباع در خاک

امروزه در اثر توسعه فعالیت های صنعتی و کشاورزی، انتقال مواد آلاینده ی تولید شده توسط آن ها شامل پسماند ها و زهاب ها به خاک، رودخانه ها و آب های زیرزمینی مشکلات عظیم زیست محیطی را فراهم نموده است. در این راستا مدلسازی حرکت آب و مواد در خاک مورد توجه زیادی قرار گرفته است. برای مدل کردن جریان آب در خاک باید خصوصیات هیدرولیکی خاک معلوم باشد. از طرف دیگر بدست آوردن خواص هیدرولیکی به طور مستقیم مشکل، وقت گیر و پرهزینه بوده و استفاده از روش های غیرمستقیم در تخمین آنها معمولا ترجیح داده می شود. نظریه فرکتال از مهمترین روش های موجود برای مدلسازی ویژگی های ساختمان و بافت خاک بوده و به طور فزآینده ا ی در مطالعات و تحقیقات فیزیک خاک از جمله در تشریح فرآیند های نگهداری و حرکت آب در خاک مورد استفاده قرار گرفته و تا کنون مدل های متعددی نیز ارائه گردیده است. مدل فرکتالی رائولز از جمله این مدل ها است که هدایت هیدرولیکی اشباع را برآورد می کند. در این تحقیق به ارزیابی عملکرد این مدل در خاک های دو ناحیه پرداخته شد. مناطق مورد مطالعه حوزه ی آبخیز مرغملک در 55 کیلومتری شهرستان شهرکرد (استان چهار محال و بختیاری) و حوزه ی آبخیز جوین در شهرستان جوین (استان خراسان رضوی) انتخاب گردید. از هر منطقه 15 نمونه خاک برداشت شد. خصوصیات خاک از قبیل چگالی ظاهری، بافت، توزیع اندازه ذرات، تخلخل کل به روش های استاندارد به دست آمدند. یکی از پارامتر های مورد استفاده ی مدل مذکور، بعد فرکتالی خاک می باشد که با استفاده از چهار روش (استفاده از خصوصیات اندازه گیری شده ی خاک ها) محاسبه گردید. این روش ها عبارتند از: 1) بعد فرکتالی تجربی(استفاده از یک معادله ی تجربی)، 2) بعد فرکتالی توزیع اندازه-ذرات (psd)، 3) بعد فرکتال منافذ-ذرات جامد (psf) و 4) بعد فرکتالی منحنی نگهداری آب در خاک (swrc). بعد فرکتالی تجربی سطحی و سایر روش ها دارای مبنای جرمی بودند که با استفاده از دو روابطه ی ds=dm-1 و ds=dm/1.1 تبدیل به بعد سطحی شدند. جهت بررسی نتایج حاصل، از شاخص های آماری خطای نسبی (re)، خطای استاندارد نسبی (rse) و خطای ریشه میانگین مجموع مربعات (rsme) و همچنین آزمون آماری دانت (dunnett) استفاده گردید. مقادیر شاخص های آماری در روش های مختلف برآورد هدایت هیدرولیکی اشباع به این ترتیب حاصل گردیدند: در روش تجربی بافت سنگین، 928/0 re=، 138/1 rse= و 618/0 rmse= و بافت سبک، 955/0 re=، 277/1 rse= و 315/9 rmse=. در روش های تجربی، روش های psd و psf که نتایج یکسانی داشتند و در نهایت با استفاده از آزمون دانت مدل، هدایت هیدرولیکی اشباع خاک را فقط در خاک های سبک بافت با استفاده از بعد فرکتالی با مبنای جرمی و استفاده از تبدیل ds=dm-1 به طور قابل قبولی برآورد نمود و سایر روش های تعیین بعد نتیجه ی درستی در پی نداشتند.