اندازه‌گیری هدایت هیدرولیکی غیر اشباع خاک و مقایسه مقادیر به دست آمده با نتایج چهار مدل تخمینی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی سابق کارشناسی ارشد آبیاری و زهکشی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

2 دانشیار گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد

3 استاد گروه مهندسی آب دانشگاه شهید چمران اهواز

4 دانشیار گروه عمران آب، دانشکده مهندسی، دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

اندازه‌‌گیری خصوصیات هیدرولیکی خاک و کاربرد آنها در مدل‌های مربوط به حرکت آب در خاک نقشی بنیادین در حل تعداد زیادی از مشکلات مدیریتی آب دارد که در این میان هدایت هیدرولیکی غیراشباع (Ku) به عنوان مهمترین پارامتر شناخته می‌شود. امروزه مدل‌های زیادی جهت تخمین Ku وجود دارد. در تحقیق حاضر با اندازه‌گیری Ku در سه مکان با بافت خاک متفاوت، دقت تخمین آن از چهار مدل راولز و براکنسیک، وریکن و همکاران، وستن و وستن و همکاران ارزیابی گردید. هدایت هیدرولیکی غیر اشباع هر مکان به روش نیم‌رخ آنی، مدل هیلل برای یک دوره 45 روزه اندازه‌گیری شد. در طی این دوره رطوبت خاک در نه فاصله زمانی برای حد فاصل‌های 10 سانتی متری عمق خاک توسط دستگاه  TDRکه برای هر سه خاک واسنجی شده بود اندازه‌گیری شد. عمق نهایی اندازه‌گیری در دو مکان، 60 سانتیمتر و در مکان دیگر 30 سانتیمتر بود. مکش معادل هر رطوبت از منحنی رطوبتی مربوط به همان عمق که در مکش‌های کمتر از یک متر توسط میز شنی و در مکش‌های بیشتر از یک متر توسط صفحات تحت فشار برروی نمونه‌های دست نخورده به دست آمده بود، استخراج شد. ارزیابی آماری بین نتایج تخمینی و نتایج اندازه‌‌گیری نشان داد که با توجه به حساسیت زیاد Ku ، دو مدل وستن و راولز و براکنسیک در شرایطی که هدایت هیدرولیکی اشباع Ks توسط همین مدل‌ها تخمین زده شده باشد نتایج مطلوبی ارائه می‌کنند.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Measurement of Unsaturated Soil Hydraulic Conductivity and Comparison With Four Estimation Models

نویسندگان [English]

  • N. Torabi Farsani 1
  • B. Ghahraman 2
  • H. A. Kashkuli 3
  • S. M. Hoseini 4
1 Former Graduate Student of Irrigation and Drainage, College of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad
2 Associate Professor of Irrigation, College Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad
3 Professor of Irrigation, College Agriculture, Shahid Chamran University, Ahwaz
4 Associate Professor, Civil Engineering Department, College of Engineering, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad
چکیده [English]

Knowing soil hydraulic properties and their applications in soil water flow models play an important role on solving many water management issues. Unsaturated soil hydraulic conductivity (Ku), probably is considered the most important parameter in this category. Currently, there are numerous models for estimating Ku. In this study, Ku was measured for three sites with different soil textures using instantaneous profile (internal drainage) method of Hillel et al. (1972) for a 45-day period. Then, the performances of four Ku predicting models 1) Rawls and Brakensik (1989), 2) Vereeken et al. (1990), 3) Wosten (1997), and 4) Wosten et al. (1999) were investigated. Soil moisture was measured for 10 cm layers by using a calibrated TDR. A final depth of 60, 60, and 30 cm was adopted for the three sites under study. Corresponding suction for each moisture value was estimated through relevant soil moisture retention curve (SMRC) which was determined in the laboratory using undisturbed samples by sand table and pressure plate apparatus. A statistical test was conducted between measured and predicted values. The results showed that due to high sensitivity of Ku to saturated hydraulic conductivity (Ks), two models of Wosten (1997) and Rawls and Brakensik (1989) performed better than others when Ks is estimated by the same models.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Internal drainage
  • Unsaturated flow
  • Prediction models of K
  • Performances of K models
  • Pedotransfer functions

مراجع

  1. ترابی فارسانی، ن.1383. اندازه‌گیری خصوصیات هیدرولیکی خاک و مقایسه مقادیر به دست آمده با نتایج سه مدل تخمینی و یک روش برآوردی. پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، 80 صفحه
  2. ولایتی، س.ا.، و توسلی،س. 1370. منابع و مسائل آب استان خراسان. موسسه چاپ و انتشارات آستان قدس رضوی، مشهد، چاپ اول، 279 صفحه.
  3. Brakensiek, D.L., W.J. Rawls and G.R. Stephenson. 1984. Modifying SCS hydrologic soil groups and curve numbers for rangeland soils. ASAE Paper No. PNR-84-203, St. Joseph, MI.
  4. Green, R.E., L.R. Ahuja and K. Chong. 1986. Hydraulic conductivity, diffusivity, and sorptivity of unsaturated soils, Methods of soil analysis. Part 1, second ed, Agronomy Monograph., 9: 771-798.
  5. Hillel, D., V.D. Krentos and Y. Stylianou. 1972. Procedure and test of an internal drainage method for measuring soil hydraulic characteristics in situ. Soil Sci. 114: 395-400.
  6. Kern, J.S. 1995. Evaluation of soil water retention models based on basic soil physical properties. Soil Sci. Soc. Am. J., 59:1134-1141.
  7. Libardi, P.L., K. Reichardt, D.R. Nielsen and J.W. Biggar. 1980. Simple field methods for estimating soil hydraulic conductivity. Soil Sci. Am. J., 44: 3-7
  8. Loll, P., P. Moldrup, P. Schjonning and H. Riley. 1999. Predicting saturated hydraulic conductivity from air permeability: application in stochastic water infiltration modeling. Water Resour. Res., 35(8):2387-2400.
  9. Mualem, Y. 1986. Hydraulic of unsaturated soils: prediction and formulas. Part 1, second ed, Agronomy Monograph No., 9: 799-823.
  10. Rawls, W.J. and D.L. Brakensiek. 1989. Estimation of soil water retention and hydraulic properties. In: Morel-Seytoux, H.J. (Ed.), Unsaturated Flow in Hydrologic Modeling- Theory and Practice. Kluwer Academic Publishing, Dordrecht, pp. 275-300.
  11. Reichardt, K., O. Portezan, P.L. Libardi, O.O.S. Bacchi, S.O. Moraes, J.C.M. Oliveira and C. Falleiros. 1998. Critical analysis of the field determination of soil hydraulic conductivity functions using the flux-gradient approach. Soil &Tillage Research., 48: 81-89.
  12. Severino, G., S. Alessandro and Sommella. 2003. Determining the soil hydraulic by means of a field scale internal drainage.  Journal of hydrology., 273: 234-248
  13. Sisson, J.B., A.H. Ferguson and M.Th. Van Genuchten. 1980. Simple method for predicting drainage from field plots. Soil Sci. Soc. Am. J., 44: 1147-1152.
  14. Tietje, O. and V. Hennings. 1996. Accuracy of the saturated hydraulic conductivity prediction by pedo-transfer functions compared to the variability within FAO textural classes. Geoderma., 69: 71-84.
  15. Tietje, O. and M. Tapkenhinrichs. 1993. Evaluation of pedo-transfer functions. Soil Sci. Soc. Am. J., 57:1088-1095.
  16. Van Genuchten, M.Th. 1980. A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils. Soil Sci. Soc. Am. J. 44, 892– 898.
  17. Vereecken, H., J. Maes and J. Feyen. 1990. Estimating unsaturated hydraulic conductivity from easily measured soil properties. Soil Sci., 149:1-12.
  18. Wagner, B., V.R. Tarnawski, V. Hennings, U. Muller, G. Wessolek and R. Plagge. 2001. Evaluation pf pedo-transfer functions for unsaturated hydraulic conductivity using an independent data set. Geoderma, 102:275-297.
  19. Wagner, B., V.R. Tarnawski, V. Hennings, U. Muller, G. Wessolek and R. Plagge. 2002. Reply to comments on "Evaluation pf pedo-transfer functions for unsaturated hydraulic conductivity using an independent data set". Geoderma, 108:301-304.
  20. Wendroth, O., W. Ehlers, J.W. Hopmans, H. Kage, J. Halbertsma and H.M. Wosten.1993. Reevaluation of the evaporation method for determining hydraulic function in unsaturated soils. Soil Sci. Soc. Am. J., 57: 1436-1443.
  21. Wosten, J.H.M. 1997. Pedotransfer functions to evaluate soil quality. In: Gregorich, E.G., Carter, M.R. (Eds.), Soil Quality for Crop Production and Ecosystem Health. Developments in Soils Science, vol. 25. Elsevier, pp. 221–245.
  22. Wosten, J.H.M., A. Lilly, A. Nemes and C. Le Bas. 1999. Development and use of a database of hydraulic properties of European soils. Geoderma., 90: 169-185.
  23. Yates, S.R., M.Th. Van Genuchten, A.W. Warrick and F.J. Leij. 1992. Analysis of measured, prediction, and estimated hydraulic conductivity using the RETC computer program. Soil Sci. Soc. Am. J., 56: 347-354
پژوهش های خاک
دوره 20، شماره 2
اسفند 1385
صفحه 283-294

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار