تأثیر سطوح مختلف ورودی نرم‌افزار Rosetta در تخمین خصوصیات هیدرولیکی خاک با استفاده از نرم‌افزار HYDRUS-2D و اثر تغییر کاربری اراضی بر آن‌ها

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد گروه مهندسی آب، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

2 استادیار گروه مهندسی آب، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

چکیده

منحنی­های نگهداشت آب خاک و هدایت هیدرولیکی از جمله عوامل مهم در بررسی حرکت آب در خاک هستند. هدف از این تحقیق بررسی اثر تغییر کاربری اراضی مرتعی بر خصوصیات هیدرولیکی خاک می­باشد. جهت استخراج خصوصیات هیدرولیکی خاک از آزمایش نفوذ با دستگاه نفوذسنج دیسک مکشی استفاده شد. در این پژوهش، اندازه­گیری نفوذ در سه کاربری مرتع، کشاورزی و باغ، در 5 مکش (0، 3، 6، 10 و 18 سانتی­متر آب) و با سه تکرار در هر کاربری انجام شد. کاربری­­های کشاورزی و باغ از تغییر کاربری مرتع به وجود آمده­اند. منحنی­های نگهداشت آب خاک و هدایت هیدرولیکی به روش حل معکوس با استفاده از نرم افزار HYDRUS-2D، در سه سطح ورودی نرم افزار رزتا برآورد شده و با مقادیر اندازه­گیری شده، با استفاده از برخی محک­های آماری با هم مقایسه گردیدند. نتایج نشان داد در تخمین منحنی هدایت هیدرولیکی در همه کاربری­ها استفاده از مدل SSC+BD به عنوان ورودی نرم­افزار رزتا در روش حل معکوس بالاترین دقت را دارا می­باشد. در تخمین منحنی نگهداشت آب خاک در همه کاربری­ها مقادیر GMER برای همه سطوح کم­تر از یک به­دست آمده که نشان­دهنده کم برآوردی روش حل معکوس می­باشد. به طور کلی نتایج حاصل از محک­های آماری در برآورد مقادیر رطوبت نشان داد در کاربری مرتع سطح ورودی Textural classes با کم­ترین مقدار RMSE و MAE به ترتیب 055/0 و 048/0، بالاترین دقت را داشته و نیز در کاربری باغ مدل­ SSC با کم­ترین مقدار RMSE و MAE به ترتیب 046/0 و 03/0 و هم­چنین در کاربری کشاورزی مدل SSC+BD با کم­ترین مقدار RMSE و MAE به ترتیب 05/0 و 041/0، بالا ترین دقت را در برآورد منحنی رطوبتی داشته­ است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Effect of different Rosetta Predictive Model on Soil Hydraulic Properties Estimation Using HYDRUS-2D and Effect of Land use changing on their

نویسندگان [English]

  • Farhad Ebrahimi 1
  • Majid Raoof 2
1 - M.Sc. Graduated Department of Water Engineering, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran
2 Assistant Professor, Department of Water Engineering, University of Mohaghegh Ardabili., Ardabil., Iran
چکیده [English]

Soil hydraulic conductivity and water retention curves are the most important factors that effect on water flow in soil. The aim of this study is investigation the effect of land use changing on soil hydraulic properties. Tension disk infiltrometer was used for measurement of in situ soil hydraulic properties. Infiltration experiments were conducted at 3 land uses (including range, Horticulture and Agriculture lands) in 5 tensions (including 0, 3, 6, 10, 18 cm H2O) and 3 replications for each land uses. Horticulture and Agriculture land use have been created of rang land use changing. Hydraulic conductivity and water retention curves were simulated by inverse method using Hydrus 2D software and 3 model of Rosetta, then compaired with observation data. Results showed, SSC+BD is the best model to predicting hydraulic conductivity curve in all 3 land use. Simulation of water retention curve showed, for all 3 models of Rosetta (including Textural class, SSC and SSC+BD), GMER parameter was less than 1, for therefore, inverse method underestimated the water content. Statistical parameters amount showed, in range land-use textural class model, in horticulture land use SSC model and in agriculture land use SSC+BD model are the best models for simulation retention curve. RMSE and MAE amounts for mentioned land uses and models are 0.055, 0.048 (range land use), 0.046, 0.03 (horticulture land use) and 0.05, 0.041(agriculture land use) respectively.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • water retention curve
  • Hydraulic conductivity curve
  • land use changing
  • Rosetta models
عباسی، ف. 1386. فیزیک خاک پیشرفته. انتشارات دانشگاه تهران.

Bodhinayake,w.l., Si,b.c., Xiao,c. 2004. New method for determining water-conducting macro- and mesoporosity from tension infiltrometer. Soil Science Society of America Journal.68:760–769.

Bouyoucos,g.j. 1962. Hydrometer method improved for making particle size analysis of soils, Agronomy Journal. 54: 464-465.

Blake, G. R., Hartge, K.H. 1986. Bulk Density. p. 363-375. In: A. Klute Edition. Methods of Soil Analysis Part I: Physical and Mineralogical Methods. 2nd edition. Am. Soc. Agron., Madison, WI.

Canadell,j., Noble,i. 2001. Challenges of a changing Earth.Trends in Ecollogy and Evolution. (Vol. 16) 664–666.

Emiru,n., Gebrekidan, h. 2013. Effect of land use changes and soil depth on soil organic matter, total nitrogen and available phosphorus contents of soils in Senbat watershed, western Ethiopia. ARPN Journal of Agricultural and Biological Science. 3:206-212.

Fakouri,t., Emami,h., Ghahraman,b. 2011. Effect of Different Land Uses on Water Infiltration: Case study in Neyshabour, Khorasan Razavi, Journal of Water Research in Agriculture. 25.2: 195-206.

Flint, A. L., Flint, L.E., 2002b. Porosity (2.3.2.1., calculation from particle and bulk densities). In: Dane, J. H., Topp, G.C. (Eds.), Methods of Soil Analysis: Part 4. Physical Methods. SSSA, Madison, WI, pp. 241–254.

Gol, c. 2009. The effects of land use change on soil properties and organic carbon at Dagdami river catchment in Turkey. Journal of Environmental Biology. 30: 825-830.

Gol,c., Çakir,m., EdiS.s., Yilmaz.h. 2010. The effects of land use/land cover change and demographic processes (1950-2008) on soil properties in the Gökçay catchment,Turkey. African Journal of Agricultural Research. 4.13: 1670-1677.

Korkanc,s.y., Ozyuvaci.n., Hizal,a. 2008. Impacts of land use conversion on soil properties and soil erodibility. Journal of Environmental Biology. 29: 363-370.

Luxmoore,r.j., Jardine,p.m., Wilson,g.v., Jones,j.r., Zelazny,h.k. 1990. Physicals and chemical controls of preferred path flow through a forested hillslope. Geoderma. 46: 139-154.

Marquardt, Donald w. 1963. An algorithm for least squares estimation of nonlinear parameters, Journal of the Society for Industrial and Applied Mathematics, 11.2: 431-441.

 Mlakpour,b., Ahmadi,t., Saideh sodeh,k.m. 2011. The Effects of Land Use Exchange on Physical and Chemical properties of soil, Journal of Sciences and Techniques in Natural Resources.3: 115-126.

Niknahad Gharmakhaer,h., Maramaei,m. 2011. Effects of land use changes on soil properties (Case Study: the Kechik catchment), Journal of Soil Management and Sustainable Production. 1.2: 81-96.

Perroux,k.m., White,i. 1988. Design of disc permeameters. Soil Science Society of America Journal.52:1205-1215.

Raoof,M., Sadraddini,S.S.A., Nazemi,A.H., Maroofi,S. 2011. Effect of Land Slope on Infiltration and Some Physical Properties of Soil, Water and Soil Science. 21.1: 57-68.

Salazar,o., Wesstrom,i., Joel,a. 2008. Evaluation of Drainmod using saturated hydraulic conductivity estimated by a pedotransfer function model. Journal of Agricultural Water Management.95: 1135 – 1143.

Saxton,k.e., Rawls,w.j., Romberger,j.s., Papendick,r.i. 1986. Estimating generalized soil-water characteristics from texture. Soil Science Society of America Journal. 50: 1031-1036.

Simunek,j., Sejna,m., Van Genuchten,m.t. 2006. The HYDRUS software package for simulating two- and three-dimensional movement of water, heat, and multiple solute in variably-saturated media, Technical Manual, version 1.11, PC progress pargue, Czech Republic.

Walkley,a., Black,i.a. 1934. An examination of the Degtjareff method for determining soil organic matter and a proposed modification of the chromic acid titration method, Soil Science.37:29-38.

Wagner,b., Tarnawski,v.r. Hennings., Müller,v., Wessolek,u and Plagge,R. 2001. Evaluation of pedo-transfer functions for unsaturated soil hydraulic conductivity using an independent data set. Geoderma.102:275-297.