مقایسه مدل‌های نفوذ آب با تکیه بر تحلیل عدم قطعیت پارامتر در دو نوع بافت خاک

چکیده مقاله

سابقه و هدف: یکی از مواردی که در حفظ منابع آبی کشور می‌توان انجام داد مصرف بهینه‌ی آب در بخش کشاورزی و جلوگیری از هدررفت آب‌های سطحی می‌باشد. یکی ازمؤلفه‌هایی که در این امر نقش بسزایی دارد مسئله‌ی نفوذ آب در خاک است. نفوذ پذیری آب در خاک به شدت به عوامل محیطی، شرایط آب و هوایی، عرض جغرافیایی و مشخصات خاک بستگی دارد و دارای تغییر پذیری مکانی بالایی است. محققین مختلف از مدل‌های مختلفی برای پیش بینی مقدار نفوذ آب در خاک استفاده می‌کنند که پیش بینی درست مقدار نفوذ و شناخت میزان خطا و عدم قطعیت هر یک از این مدل‌ها با توجه به شرایط هر منطقه، امری ضروری است. تحقیقات زیادی در مورد برآورد کارایی مدل‌های نفوذ آب در خاک انجام شده است، که در عموم این تحقیقات، صرفاً به بررسی مدل‌های نفوذ و تأثیر قرار دادن فقط یکی از عوامل مؤثر بر نفوذ، پرداخته شده است. به این منظور هدف از این تحقیق، ارزیابی مدل‌های نفوذ و تحلیل عدم قطعیت این مدل‌ها با الگوریتم GLUE، با توجه به شرایط منطقه و تأثیر قرار دادن توأمان چند عامل مؤثر بر فرآیند نفوذ، می‌باشد. مواد و روش‌ها: در این تحقیق، اندازه‌گیری مقدار نفوذ در یکی از مزارع شهرستان رشتخوار در سه تکرار آزمایش و در دو بافت خاک لوم شنی و لوم رسی با استفاده از روش استوانه‌ی مضاعف انجام شد. ارزیابی و تحلیل عدم قطعیت روی چهار مدل نفوذ کاستیاکف، SCS، فیلیپ و هورتون صورت گرفت. برای تعیین عدم قطعیت این چهار مدل، از الگوریتم GLUE در محیط برنامه نویسی متلب استفاده گردید به این صورت که با اتصال این مدل‌های نفوذ به GLUE، با 100000 تکرار، شبیه سازی انجام شد. یک درصد از بهترین شبیه سازی‌های انجام شده (1000 تکرار آن) به عنوان بهترین شبیه سازی‌ها انتخاب شدند. با رسم توزیع پسین پارامترها و رسم محدوده‌ی اطمینان 95 درصد خروجی شبیه سازی شده، عدم قطعیت پارامترهای مدل تعیین شد. یافته‌ها: به منظور کمی سازی نتایج عدم قطعیت، از معیارهای "درصد قرارگیری داده‌های اندازه‌گیری شده در محدوده اطمینان مورد نظر، پهنای باند داده‌های شبیه سازی شده در محدوده اطمینان مورد نظر و دو معیار درجه عدم تقارن داده‌های شبیه سازی شده در محدوده اطمینان مورد نظر" که به اختصار به ترتیب با حروف " P، d، s و T " نمایش داده شده است، استفاده شد نتایج نشان داد که پارامترهای مدل کاستیاکف در هر دو بافت خاک با مقدار P بیشتر، d کمتر، s بین صفر و 5/0 و T بین صفر و یک، عدم قطعیت کمتری را نشان می-دهند به طوریکه مقدار این شاخص‌ها به ترتیب در خاک لوم شنی برابر با 100، 378/0، 055/0 و 388/0 و در خاک لوم رسی برابر با 100، 519/0، 147/0 و 558/0 به دست آمد. نتیجه گیری: با توجه به چهار معیار P، d، s و T ملاحظه شد که پارامترهای مدل کاستیاکف قطعیت بیشتری نسبت به پارامترهای سایر مدل ها برخوردار بود که می‌توان این مدل را به عنوان یک مدل مناسب در نظر گرفت.