بررسی و مقایسه کارآیی شاخص‌های ارزیاب مدل‌های منحنی رطوبتی خاک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری گروه علوم خاک، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

2 دانشیار گروه علوم خاک، دانشگاه شهرکرد، شهرکرد، ایران

چکیده

هدف از این مطالعه تعیین کارآیی شاخص‌های ارزیابی در مقایسه برخی مدل­های منحنی رطوبتی است. بدین منظور، 70 نمونه خاک از دشت­های کرج، ارومیه و شهرکرد جمع­آوری و منحنی رطوبتی خاک‌ها با استفاده از نتایج به­دست آمده از دستگاه صفحات فشاری رسم شد. سپس، میانگین آماره‌های ضریب تبیین (R2)، ضریب تبیین تصحیح شده ( ) و ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) برای هر مدل محاسبه و کارآیی آن­ها در ارزیابی مدل‌های یادشده با روش‌های آماری مورد آزمون قرار گرفت. سپس، آماره­های معیار اطلاعات آکائیکه و مالو برای مقایسه مدل­های مرجع با سایر مدل­ها برای هر خاک استفاده شدند. اختلاف میانگین R2 و  برای کل خاک­ها و کلاس­های بافتی و RMSE در شش کلاس از هشت کلاس بافتی موجود (رسی و رسی سیلتی) معنی­دار نشدند (05/0P≤). بنابراین، میانگین آماره­های R2،  و RMSE معیارهای مناسبی برای انتخاب مدل بهینه نیستند. بر اساس آماره معیار اطلاعات آکائیکه مدل­های گاردنر، پریر و فردلاند، خلوصی و ونگنوختن- معلم به ترتیب در 1/27، 10، 7/45 و 6/68 درصد خاک­ها و بر اساس آماره مالو مدل­های مذکور به ترتیب 3/34، 10، 6/48 و 4/71 درصد خاک­ها نسبت به مدل ونگنوختن بهتر عمل کردند. افزون بر این، مدل­های ونگنوختن، ونگنوختن- معلم و پریر و فردلاند تخمین دقیق­تری را از رطوبت اشباع خاک داشتند اما مدل­های گاردنر و خلوصی از خطای زیادی برخوردار بودند. 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Investigation and Comparison of the Evaluation Indicators Efficiency of Soil Water Retention Curve Models

نویسندگان [English]

  • Salman Mirzaee 1
  • Shoja Ghorbani Dashtaki 2
1 Ph.D student of Soil Science Deprtment, Shahrekord University., Shahrekord., Iran
2 Associate. Prof of Soil Science Deprtment, Shahrekord University., Shahrekord., Iran
چکیده [English]

The objective of this study was to determine the efficiency of the evaluation criteria for comparison some of soil water retention curve models. For this purpose, 70 soil samples were taken from Karaj, Urmia and Shahrekord plains. The soil Water retention curves were obtained using the result of the pressure plate device. Then, the mean of coefficient of determination (R2), the adjusted coefficient of determination ( ) and root mean square error (RMSE) were calculated for each model and the efficiency of these criteria at the evaluation of mentioned models tested with statistical methods. Then, Akaike’s information criterion and Mallows criteria were used for comparison of reference model with other models for each soil. Difference the mean of R2,  weren’t significant for all soils and textural classes and for RMSE weren’t significant in six classes from eight textural classes (clay and silty clay) at among of the five models. So, R2,  and RMSE were not suitable criteria for the selection of optimum model (P≤ 0.05). According to Akaike’s information criterion tests Gardner, Pereira and Fredlund, Khlosi and Van Genuchten- Mualem models for 27.1, 10, 45.7 and 68.6% soils and on the basis of Mallows statistic mention models for 34.3, 10, 48.6 and 71.4% soils were better than the Van Genuchten model, respectively. Additionally, Van Genuchten, Van Genuchten- Mualem and Pereira and Fredlund models had the exact prediction from saturation moisture, but Gardner and Khlosi models had larger errors

کلیدواژه‌ها [English]

  • Evaluation indicators
  • Akaike Information Criterion
  • Mallows
  • Soil water retention curve models

مراجع

پرچمی عراقی،ف.، میرلطفی،م.، قربانی دشتکی،ش.، مهدیان،م­ح. 1389. ارزیابی برخی مدل­های نفوذ آب به خاک در برخی کلاس­های بافتی خاک و کاربری اراضی. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. 2.4: 193-205.
نبی­زاده،ا.، بیگی هرچگانی،ح. 1390. کیفیت برازش چند مدل تجربی منحنی رطوبتی به خاک­های شهرستان لردگان از استان چهارمحال و بختیاری. نشریه آب و خاک. 25.3: 634-645.
نشاط،ع.، پاره­کار،م. 1386. مقایسه روش­های تعیین سرعت نفوذ عمودی آب در خاک. مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی. 14.3: 1-10.
Akaike,H. 1974. New look at the statistical-model identification. IEEE Trans.Automatic Control AC. 19: 667–673.
Brooks,R.H and Corey,A.T. 1964. Hydraulic properties of porous media. Hydrol. Pap. 3. Colorado State University, Fort Collins.
Cornelis,W.M., Khlosi,M., Hartmann,R., Van Meirvenne, M  and De Vos,B. 2005. Comparison of unimodal analytical expressions for the soil water retention curve. Soil Science Society of America Journal. 69: 1902–1911.
Dane,J.H  and Hopmans,J.W. 2002. Water retention and storage. p. 671–796. In Dane,J.H.  and Topp,G.C.  (editor.) Methods of soil analysis. Part. 4. SSSA Book. 5. Madison, WI.
Gardner,W.R. 1958. Some steady state solutions of the unsaturated moisture flow equation with application to evaporation from a water table. Soil Science. 85: 228–232.
Gee,G.H and Bauder,J.W. 1986. Particle size analysis. In: A. klute, (editor), Methods of soil Analysis. Physical Properties. SSSA, Madison, WI.
Ghorbani Dashtaki,S., Homaee,M., Mahdian,M and Kouchakzadeh,M. 2009. Site-dependence performance of infiltration models. Water Resource Management. 23: 2777–2790.
Hartley,H. 1950. The maximum F-ratio as a short-cut test for heterogeneity of variance. Biometrika. 37: 308–312.
Hwang,S.,  Lee, K.P.,  Lee,D.S  and Powers,S.E. 2002. Models for estimating soil particle-size distributions. Soil Science Society of America Journal. 66: 1143–1150.
Khlosi,M., Cornelis,W.M., Gabriels,D and Sin,G. 2006. Simple modification to describe the soil water retention curve between saturation and oven dryness. Water Resource Research. 42: W11501.
Khlosi,M., Cornelis,W.M., Douaik,A., van Genuchten,M.T  and Gabriels,D. 2008. Performance evaluation of models that describe the soil water retention curve between saturation and oven dryness. Vadose Zone Journal. 7: 87–96.
Mualem,Y. 1986. Hydraulic conductivity of unsaturated soils: Prediction and formulas. p. 799–823. In A. Klute (editor.) Methods of soil analysis. Part 1. 2nd ed. Agron. Monogr. 9. ASA and SSSA, Madison, WI.
Leij,F.J., Russel,W.B and Lesch,S.M. 1997. Closed-form expressions for water retention and conductivity data. Ground Water. 35: 848– 858.
Lu,S., Ren,T., Gong,Y and Horton,R. 2008. Evaluation of three models that describe soil Water retention curves from saturation to oven dryness. Soil Science Society of America Journal. 72: 1542–1546.
Machiwal,D., Madan kumar,J.H.A and Mal,B.C. 2006. Modeling infiltration and quantifying spatial soil variability in a watershed of Kharagpur, India. Biosystem Engineering. 95: 569-582.
Mallows,C.L. 1973. Some comments on Cp. Techno metrics.15: 661–675.
Pereira,J.H.F and Fredlund,D.G. 2000. Volume change behavior of collapsible compacted gneiss soil. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering. 126: 907–916.
Russo,D. 1988. Determining soil hydraulic properties by parameter estimation: On the selection of a model for the hydraulic properties. Water Resource Research.  24: 453–459.
Steel,R and Torrie,J. 1980. Principles and procedures of statistics: A biometrical approach. 2nd ed. McGraw-Hill, New York.
Van Genuchten,M.T. 1980. A closed-form equation for predicting the hydraulic conductivity of unsaturated soils. Soil Science Society of America Journal. 44: 892–898.
 
نشریه آبیاری و زهکشی ایران
دوره 9، شماره 2 - شماره پیاپی 50
خرداد و تیر 1394
صفحه 274-282

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار