
تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 622 |
تعداد مقالات | 6,489 |
تعداد مشاهده مقاله | 8,605,950 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,199,079 |
شبیهسازی نفوذ آب در خاک با استفاده از نرمافزار Hydrus1D و دادههای صحرایی | ||
مجله پژوهشهای حفاظت آب و خاک | ||
مقاله 7، دوره 25، شماره 3، مرداد و شهریور 1397، صفحه 113-128 اصل مقاله (758.36 K) | ||
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/jwsc.2018.13950.2871 | ||
نویسندگان | ||
معصومه فراستی* 1؛ حسین شاکری2 | ||
1دانشگاه گنبد کاووس | ||
2دانشگاه گنبدکاووس | ||
چکیده | ||
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. | ||
کلیدواژهها | ||
شبیه سازی؛ نفوذ؛ داده های مزرعه ای؛ نرم افزار HYDRUS؛ داده های صحرایی | ||
مراجع | ||
1.Abbasi, F., Simunek, J., Feyen, J., van Genuchten, M.Th., and Shouse, P.J. 2003. Simultaneous inverse estimation of soil hydraulic and solute transport parameters from transient field experiments: homogeneous soil. Trans. ASAE, 46: 4. 1085-1095.
2.Alletto, L., Pot, V., Giuliano, S., Costes, M., Perdrieux, F., and Justes, E. 2015. Temporal variation in soil physical properties improves the water dynamics modeling in a conventionally-tilled soil. Geoderma, 243: 244. 18-28.
3.Asgarzadeh, H., Mosaddeghi, M.R., Dexter, A.R., Mahboubi, A.A., and Neyshabouri, M.R. 2014. Determination of soil available water for plants: consistency between laboratory and field measurements. Geoderma, 8: 20. 226-227.
4.Bourgeois, O., Bouvier, C., Brunet, P., and Ayral, A. 2016. Journal of Hydrology. Inverse modeling of soil water content to estimate the hydraulic properties of a shallow soil and the associated weathered bedrock. 541: 116-126.
5.El-Nesr, N.M., Alazba, A.A., and Simunek, J. 2014. HYDRUS simulations of the effects of dual-drip subsurface irrigation and a physical barrier on water movement and solute transport in soils. Irrigation Science, 32: 111-125.
6.Fuladipanah, M. 2012. Sensitivity analysis of one dimensional hydrodynamic fully coupled model. Middle-East J. Sci. Res. 12: 11. 1471-1476.
7.Ghaiumi Mohammadi, H., and Nurbakhsh, F. 2007. Detailed soil survey of Chahar-Takhteh Agricultural research station (Chaharmahal and Bakhtiari province). Technical report, No 6399. 27p. (In Persian) 8.Ghorbani Dashtaki, Sh., Homaee, M., Mahdian, M.H., and Kouchakzadeh, M. 2009. Site-dependence performance of infiltration models, Water Resour. Manage. 23: 2777-2790. 9.Hopmans, J.W., Simunek, J., Romano, N., and Durner, W. 2002. Simultaneous determination of water transmission and retention properties. Inverse methods. In: Methods of Soil Analysis. Part 4. Physical Methods. (J.H. Dane and G.C. Topp, Eds.). SSSA Book Series No. 5. Pp: 963-1008. 10.Ines, A.V.M., and Droogers, P. 2002. Inverse modelling in estimating soil hydraulic functions: a Genetic Algorithm approach. Hydrol. Earth System Science, 6: 49-66.
11.Klute, A. 1986. Methods of Soil Analysis. Part 1- Physical and Mineralogical Methods. 2nd ed., Agronomy No. 9. ASA/SSSA Inc., Madison, Wisconsin, USA. 176p. 12.Lou, Y., and Ren, L. 2011. Numerical evaluation of depth effects of double-ring infiltrometers on soil saturated hydraulic conductivity measurements. Soil Sci. Soc. Am. J. 76: 867-875. (In Persian)
13.Mashaiekhee, P., Ghorbani, Sh., Mosadeghee, M., Shirani, H., Panahee, M., and Noori, M. 2016. Soil hydraulic parameters estimation by using double ring data. J. Water Soil Res. 74: 7. 818-820. (In Persian) 14.Mirzaee, S., Zolfaghari, A.A., Gorji, M., Miles Dyck, M., and Ghorbani Dashtaki, S. 2013. Evaluation of infiltration models with different numbers of fitting parameters in different soil texture classes Arch. Agron. Soil Science.
15.Nakhaei, M., and Simunek, J. 2014. Parameter estimation of soil hydraulic and thermal property functions for unsaturated porous media using the HYDRUS-2D code. J. Hydrol. Hydromech. 62: 1. 7-15.
16.Pollalis, E.D., and Valiantzas, J.D. 2015. Isolation of a 1D infiltration time interval under ring infiltrometers for determining sorptivity and saturated hydraulic conductivity: numerical, theoretical, and experimental approach. J. Irrig. Drain. Engin. 141: 2.
17.Ramos, T.B., Simunek, J., Goncalves, M.C., Martins, J.C., Prazeres, A., and Pereira, L.S. 2012. Two-dimensional modeling of water and nitrogen fate from sweet sorghum irrigated with fresh and blended saline waters. Agric. Water Manage. 111: 87-104.
18.Raoof, M., and Pilpayeh, A.R. 2013. Estimating soil wetting profile under saturated infiltration process by numerical inversion solution in land slopes. Middle East J. Sci. Res. 13: 6. 732-736.
19.Rashid, N.S.A., Asker, M., Tanaka, T., Simunek, J., and van Genuchten, M.Th. 2015. Inverse estimation of soil hydraulic properties under oil palm trees. Geoderma, 241: 306-312.
20.Russo, D., Bresler, E., Shani, U., and Parker, J.C. 1991. Analysis of infiltration events in relation to determining soil hydraulic properties by inverse problem methodology. Water Resource Research, 27: 1361-1373.
21.Simunek, J., and van Genuchten, M.Th. 1996. Estimating unsaturated soil hydraulic properties from tension disc infiltrometer data by numerical inversion. Water Resource Research, 32: 9. 2683-2696.
22.Simunek, J., Wendroth, O., and van Genuchten, M.Th. 1998. Parameter estimation analysis of the evaporation method for determining soil hydraulic properties. Soil Sci. Soc. Am. J. 62: 894-905. 23.Simunek, J., Sejna, M., and van Genuchten, M.Th. 1999. The HYDRUS-2D software package for simulating the two-dimensional movement of water, heat, and multiple solutes in variably saturated media, version 2.0, IGWMC-TPS-70, International Ground Water Modeling Center, Colorado School of Mines, Golden, Colo.
24.Simunek, J., Sejna, M., and van Genuchten, M.Th. 2012. HYDRUS: model use, calibration and validation. American Society of Agricultural and Biological Engineers, 55: 4. 1261-1274.
25.Tiago, B., Ramos, M.C., Goncalves, J.C.M., Van Genuchten, M.Th., and Pires, F.P. 2006. Estimation of Soil Hydraulic Properties from Numerical Inversion of Tension Disk Infiltrometer Data. Vadose Zone J. 5: 2. 684-696.
26.Toomanian, N. 2009. Detailed soil survey of Khoor and Biabanak (Naiin). Technical report. No, 654: 100. (In Persian)
27.US Department of Agriculture Natural Resources and Conservation Service. 2005. National Engineering Handbook, Part 623, Surface Irrigation. National Technical Information Service, Washington, DC, Chapter 4.
28.Vanclooster, M., Javaux, M., and Lambot, S. 2007. Recent advances in characterizing flow and transport in unsaturated soil at the core and field. Estudios de la Zona No Saturada del Suelo, 3: 19-35. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 8,623 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 800 |