تاثیر میانگین شعاع ذرات خاک در برآورد منحنی رطوبتی آب –خاک بر اساس مدل آریا و پاریس

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه مهندسی آب، دانشکده آب و خاک ، دانشگاه زابل

2 استادیار گروه مهندسی آب، مجتمع آموزش عالی بم، بم، ایران

چکیده

با توجه به اینکه به دست اوردن توزیع اندازه ذرات نسبت به منحنی رطوبتی خاک ساده‌تر است تعدادی از پژوهشگران از تشابه بین منحنی توزیع تجمعی اندازه ذرات و منحنی مشخصه رطوبتی خاک برای به دست آوردن منحنی رطوبتی استفاده می‌کنند که یکی از آنها مدل آریا و پاریس است. مدل آریا و پاریس یک مدل فیزیکی-تجربی است که به طور گسترده برای به دست آوردن منحنی رطوبتی مورد استفاده قرار می‌گیرد. در این مدل ابتدا منحنی توزیع اندازه ذرات به n بخش مجزا تقسیم شده و قطر هر بخش برابر با میانگین قطر بخش بالایی و پایین است. در این مدل معمولا از میانگین‌گیری حسابی استفاده می‌شود. در این پژوهش تاثیر انتخاب میانگین حسابی، هندسی و هارمونیک به عنوان شعاع متوسط ذرات جامد در بافت‌های مختلف خاک و مکش‌های متفاوت مورد بررسی قرار گرفت. برای این منظور 19 نمونه خاک در دشت سیستان با بافت‌های شنی، لوم شنی، لومی، لوم سیلتی و رسی مورد ارزیابی قرار گرفت. در خاک با بافت سبک مانند خاک شنی و لوم شنی بهترین نتایج زمانی به دست آمد که از میانگین هارمونیک استفاده شد. در خاک‌های لوم و لوم سیلتی بهترین نتایج زمانی به دست آمد که از میانگین‌گیری هندسی به عنوان قطر میانگین بخش‌های مختلف خاک استفاده شد. در خاک سنگین مانند خاک رسی بهترین نتایج مربوط به میانگین‌گیری حسابی بود. به طور کلی می‌توان نتیجه‌گیری کرد که استفاده از میانگین‌گیری با روش‌های مختلف باعث افزایش دقت مدل آریا و پاریس در برآورد رطوبت خاک می‌شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of mean soil radius on estimation of water-soil moisture curve based on Aria- Paris model

نویسندگان [English]

  • mohammad mahdi chari 1
  • Alireza vahidi 2
1 Assistance Professor ,Water Engineering Department, University of Zabol
2 Water Engineering Department, Bam University, Bam, Iran,
چکیده [English]

It is much easier to measure solid phase data or particle size distribution than soil water retention curve, some researchers use the similarity between the shape of particle size distribution and soil water characteristic curve. One of the soil water characteristic curve is the Aria and Paris model. The Aria and Paris model is a physical based model that is widely used to obtain the soil water retention curve. In this model, the particle size distribution curve was divided into n separate fractions, which the diameter of each fraction is equal to the mean of the upper and lower limit diameter. This model usually uses arithmetic average. In this study, the effect of arithmetic mean, geometric and harmonic means as the mean radius of solid particles in different soil textures and suctions were investigated. For this purpose, 19 soil samples in SiStan regoin with sandy, sandy loam, loam, silty loam and clay textures were evaluated. In coarse soils such as sandy and sandy loam, the best results were obtained when the harmonic mean was used In the loam and silt loam soils, the best results were obtained when geometric average was used as the mean diameter of the different fractions .In clay soil, the best results were related to arithmetic average. In general, it can be concluded that using the different methods of means the accuracy of Aria and Paris models increases in estimating the water content.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Soil Moisture Characteristic Curve
  • particle size
  • Soil texture
خشنودیزدی، ع.ا.، قهرمان، ب. 1383. بررسی روابط بافت خاک و پارامتر مقیاس بندی برای برآورد رطوبت خاک. مجله تحقیقات مهندسی کشاورزی. 5(20): 17-34.
رضایی، ح.، نیشابوری م. ر.، و سپاسخواه ع ر. 1383. ارزیابی شبیه­سازی منحنی مشخصه آب خاک بر اساس توزیع دانه­بندی ذرات خاک، مجله دانش کشاورزی. 15(2): 119-130.
رضایی، ل.، شعبانپور، م.، دواتگر، ن. 1390. برآورد پارامتر مقیاس به روشهای مختلف در مدل آریا و پاریس برای بهبود تخمین منحنی مشخصه آب خاک. دانش آب و خاک. 3 (21): 103-114.
فولادمند، ح.، سپاسخواه، ع.ر.،  نیازی، ج. 1383.  تخمین منحنی مشخصه آب خاک با استفاده از منحنی دانه بندی و چگالی ظاهری خاک. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی. 3: 1-12.
Antinoro, C., Bagarello, V. Ferro, V., Giordano, G., Iovino M. 2014. A simplified approach to estimate water retention for Sicilian soils by the Arya–Paris model. Geoderma. 213: 226–234.
Arya, L.M and Paris, JF. 1981. A physic empirical model to predict the soil moisture characteristic from particle size distribution and bulk density data. Soil Science Society of America Journal. 45: 1023-1030.
Arya, L.M., Leij, F.J., van Genuchten, M.Th. and Shouse, P.J. 1999. Scaling parameter to predict the soilwater characteristic from particle size distribution data. Soil Science Society of America Journal. 63: 510-519.
Bird, N., Perrier, E and Rieu, M. 2000. The water retention curve for a model of soil structure with pore and solid fractal distributions. Eur. J. Soil Sci. 55:55–63.
Chari, M.M and Dahmardeh, M.R. 2019. Evaluating fractal dimension of the soil particle size distributions and soil water retention curve obtained from soil texture components. Archive of agronomy soil science. https://doi.org/10.1080/03650340.2019.1686140
Ghanbarian-Alavijeh, B. and Millán, H. 2010. Point pedotransfer functions for estimating soil water retention curve. Int. Agrophys. 24, 243-251.
Huang, M., Fredlund, D.G., Fredlund M.D. 2009. Comparison of Measured and PTF Predictions of SWCCs for Loess Soils in China. Geotech Geol Eng. DOI 10.1007/s10706-009-9284-x.
Medina, H., Tarawally, M., del Valle, A and Ruiz, M.E. 2002: Estimating soil water retention curve in rhodic ferralsols from basic soil data. Geoderma. 108, 277– 285.
Rawls W.J and Brakensiek, D.L. 1985. Prediction of soil water properties for hydrologic modeling. In: Jones E., Ward T.J. (Eds.), Watershed Manage. Eighties. Proceedings of the Sym-posium of ASAE, Denver, pp: 293–299.
Rieu, M., Sposito, G. 1991. Fractal fragmentation, soil porosity and soil water properties: I. Theory. Soil Sci. Soc. Am. J, 55: 231 – 1238.
Saxton, K.E., Rawls, W.J., Romberger, J.S and Papendick, R.I. 1986. Estimating generalized soil-water characteristics from texture. Soil Sci. Soc. Am. J., 50, 1031–1036.
Sepaskhah, A.R and Rafiee, M.R.  2008. Evaluation of scaling parameter to predict soil water characteristic curve using improved particle size distribution. Iranian Journal of Science & Technology, Transaction B, Engineering. 35 (B5):549-556.
Schaap, M.G., Nemes, A and van Genuchten, M.Th., 2004. Compar-ison of models for indirect estimation of water retention and available water in surface soils. Vadose Zone J. 3: 1455–1463.
Tao, H., Chen, C., Jiang, P and Tang, L. 2017. Soil water characteristic curves based on particle analysis. Procedia Engineering. 174: 1289-1295.
Tyler, S.W and Wheatcraft, S.W. 1989. Application of fractal mathematics to soil water retention estimation. Soil Science Society of America Journal. 53: 987-996.
Tyler, S.W and Wheatcraft, S.W. 1990. Fractal processes in soil water retention. Water Resour Research. 26:1047–1054.
Vereecken, H., Maes J., Feyen, J and Darius P. 1989. Estimating the soil moisture retention characteristic from texture, bulk density and carbon content. Soil Sci, 148: 389–403
Wِosten J.H.M., Pachepsky, Y.A and Rawls, W.J. 2001. Pedotransfer functions: bridging the gap between available basic soil data and missing soil hydraulic characteristics. Journal of Hydrology. 251: 123–150.
Vaz, C.M.P., Iossi, M.F., Naime, J.M., Macedo, A and Reichert JM, Reinert DJ and Cooper M, 2005. Validation of the Arya and Paris water retention model for Brazilian soils. Soil Science Society of America Journal. 69: 577-583.