به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « نفوذ آب به خاک » در نشریات گروه « آب و خاک »

تکرار جستجوی کلیدواژه «نفوذ آب به خاک» در نشریات گروه «کشاورزی»
  • مریم ملایم، سید علی ابطحی*، مجتبی جعفری نیا، جعفر یثربی
    سابقه و هدف

    نفوذ آب به خاک نقش مهمی در مدیریت صحیح آبیاری، ذخیره رطوبت در خاک به ویژه در مناطق خشک و نیمه خشک و افزایش عملکرد زراعی ایفا می نماید. آگاهی از نفوذ آب به خاک اهمیت زیادی در طراحی و اجرای راهکارهای حفاظت آب، کنترل سیل و روان آب و مدیریت فرسایش خاک دارد. همچنین، سنجش دقیق مقادیر نفوذ آب به خاک با توجه به زمان برای برآورد آب ذخیره شده در ناحیه ریشه گیاه، اهمیت زیادی در طراحی و برنامه ریزی های آبیاری و مدیریت زراعی دارد. بنابراین، تهیه نقشه های دقیق از نفوذپذیری خاک می تواند در مدیریت اراضی و پیاده سازی کشاورزی دقیق نقش مهمی داشته باشد. هدف پژوهش حاضر، بررسی امکان تخمین نفوذ آب به خاک در زمان های مختلف با استفاده از توابع پیش بینی مکانی خاک و تخمین گرهای مکانی بود.

    مواد و روش ها

    در این مطالعه، 72 نمونه خاک به صورت تصادفی از زمین های دشت مرودشت، استان فارس برداشت شد. در نقاط انتخاب شده چگالی ظاهری خاک، میزان شن، سیلت، رس، pH، قابلیت هدایت الکتریکی، کربنات کلسیم معادل خاک، سدیم محلول، کلسیم و منیزیم محلول و کربن آلی خاک اندازه گیری شدند. به منظور اندازه گیری نفوذ آب به خاک از روش استوانه های مضاعف استفاده شد. برای پی ریزی توابع پیش بینی مکانی خاک به منظور برآورد نفوذ تجمعی آب به خاک در زمان های 5، 10، 20، 45، 90، 150، 210 و 270 دقیقه از انواع مدل ها از قبیل رگرسیون، شبکه عصبی مصنوعی و تخمین گرهای مکانی استفاده گردید. در پژوهش حاضر، از داده هایی شامل خصوصیات زودیافت خاک اندازه گیری شده به همراه متغیرهای محیطی (اطلاعات سنجش از دور و توپوگرافی) در قالب توابع پیش بینی مکانی خاک استفاده گردید.

    یافته ها

    نتایج حاصل از ارزیابی مدل های رگرسیونی و شبکه عصبی مصنوعی پی ریزی شده براساس آماره های ارزیاب شامل میانگین خطا، ریشه میانگین مربعات خطا و ضریب تبیین در فاز آزمون نشان داد که مدل های شبکه عصبی مصنوعی توسعه یافته در مطالعه حاضر در مقایسه با مدل های رگرسیونی برای برآورد نفوذ تجمعی آب به خاک در زمان های مختلف برتری داشتند. افزون بر این، نتایج ارزیابی تخمین گرهای مکانی متفاوت در منطقه مورد مطالعه نشان داد که تخمین گر مکانی تلفیقی شبکه عصبی-کریجینگ در مقایسه با تخمین گر مکانی کریجینگ معمولی، از کارآیی بیشتری در برآورد نفوذ تجمعی آب به خاک برخوردار بود.

    نتیجه گیری

    نتایج این مطالعه نشان داد که به کارگیری توابع پیش بینی مکانی خاک (استفاده از اطلاعات کمکی به همراه ویژگی های زودیافت خاکی جهت تخمین نفوذ تجمعی آب به خاک در زمان های مختلف)، پتانسیل بسیار خوبی در تخمین مکانی نفوذ تجمعی آب به خاک در اکثر زمان های مورد نظر برخوردار بود.

    کلید واژگان: تخمین گرهای مکانی, رگرسیون خطی چندگانه, شبکه عصبی مصنوعی, نفوذ آب به خاک}
    Maryam Molayem, Seyed Ali Abtahi *, Mojtaba Jafarinia, Jafar Yasrebi
    Background and Objectives

    Water infiltration to soil play an important role in irrigation management, storage moisture in soil especially in dry and semi-dry area and increasing agronomy yield. Understanding water infiltration to soil is of important in designing and applying water conservation methods, flood and runoff control and soil erosion management. Additionally, accurately measuring water infiltration to soil in different times is more important for predicting water storage in root zone, irrigation designing and planning and agronomy management. In other hand, water infiltration to soil is a base for precision agriculture, therefore, producing accurate maps for water infiltration to soil play an important role in land management and applying precision agriculture. Modeling soil water infiltration at the field scale with ruler of calcareous, saline and sodic conditions is important for a better understanding of infiltration processes in these soils and future of infiltration modeling. The present study aimed for estimating water infiltration to soil at different times using soil spatial prediction functions and spatial estimators.

    Materials and methods

    in present study, 72 soil samples were collected using a random sampling method in Marvdasht plain, Fars Province. In selected points, soil bulk density, sand silt, clay, pH, electrical conductivity, calcium carbonate, solution sodium, solution calcium and magnesium and organic carbon contents. For measuring water infiltration to soil, the double ring method were used. Multiple linear regression (MLR), artificial neural network (ANN) and spatial estimators were used for deriving soil spatial prediction functions models between water infiltration to soil in different times including 5, 10, 20, 45, 90, 150, 210 and 270 min. In this study, the readily available soil properties and auxiliary variables such as remote sensing and topography data were used in soil spatial prediction functions.

    Results

    The results of evaluating regression and artificial neural networks models based on the mean error (ME), coefficient of determination (R2) and root mean square error (RMSE) criteria in testing phase were showed that the developed artificial neural network models in present study performed better than multiple linear regression models in water infiltration to soil prediction at different times. Moreover, the results showed that the combined estimators (artificial neural network - Kriging) performed better than ordinary kriging model for estimating water infiltration to soil.

    Conclusion

    In totally, the results of this study showed that the applying soil spatial prediction functions (using auxiliary variables such as remote sensing data and topography data with the readily available soil properties) had a great potential to predict spatial estimation of water infiltration to soil at most considered times.

    Keywords: Artificial neural network, multiple linear regression, Spatial estimators, Water infiltration to soil}
  • سمیرا مصری، شجاع قربانی دشتکی*، حسین شیرانی، ابوالقاسم کامکار روحانی، حمیدرضا متقیان، حسینعلی بهرامی
    هدایت هیدرولیکی اشباع خاک یکی از مهمترین خصوصیات هیدرولیکی خاک است که بر حرکت آب در خاک موثر می باشد. هدف از این پژوهش برآورد مهم ترین پارامترها در پیش بینی و مدل سازی هدایت هیدرولیکی اشباع به وسیله خصوصیات زودیافت خاک، و با استفاده از درخت تصمیم گیری و تخمین گر خطا Cross Validation و Re substitution بود.دراین پژوهش، 72 نمونه خاک از شش بافت مختلف از روستای مرغملک و شهرستان شهرکرد گردآوری شد. خصوصیات زودیافت خاک در چهار سناریو (سناریو اول:pH ، EC، درصد شن و رس، ماده آلی، کربنات کلسیم، میانگین وزنی قطر خاکدانه خشک و مرطوب، جرم مخصوص ظاهری و رطوبت اشباع، سناریو دوم: کربنات کلسیم، ماده آلی، درصد شن و رس، جرم مخصوص ظاهری، درصد سنگریزه، مقاومت الکتریکی، ثابت دی الکتریک، مقاومت نفوذ به ریشه، سناریو سوم:pH ،EC، میانگین هندسی قطر ذرات، انحراف معیار هندسی قطر ذرات، ماده آلی، کربنات کلسیم، میانگین وزنی قطر خاکدانه خشک و مرطوب، جرم مخصوص ظاهری و رطوبت اشباع و سناریو چهارم: کربنات کلسیم، ماده آلی، میانگین هندسی قطر ذرات، انحراف معیار هندسی قطر ذرات، جرم مخصوص ظاهری، درصد سنگریزه، مقاومت الکتریکی، ثابت دی الکتریک، مقاومت نفوذ به ریشه) به نرم افزار معرفی شدند. هدایت هیدرولیکی اشباع نمونه ها با استفاده از تک رینگ اندازه گیری شد. نتایج حاصل نشان داد که رطوبت و پس از آن ویژگی های ساختمانی مانند انحراف معیار هندسی قطر ذرات در سناریوی اول، ماده آلی، جرم مخصوص ظاهری در سناریوی دوم، جرم مخصوص ظاهری و پایداری خاکدانه در سناریوی سوم و ماده آلی و جرم مخصوص ظاهری در سناریوی چهارم مهم ترین پارامترهای اثر گذار بر هدایت هیدرولیکی اشباع می باشند. همبستگی میان داده های پیش بینی شده با درخت تصمیمگیری و داده های اندازه گیری شده در سناریوی دوم و چهارم 83/0 و 82/0 و در سناریو اول و سوم 79/0 به دست آمد. با توجه به میزان خطا و %RMSE هر چهار سناریو در مدل سازی موفق بوده اند. اما %RMSE در سناریو دوم وچهارم کمتر و ضریب همبستگی بیشتر از دو سناریوی دیگر بوده است. مقدار RMSE نیز در چهار سناریو به ترتیب 79/0، 83/0، 79/0 و 82/0 بود.
    کلید واژگان: پایداری خاکدانه, رطوبت اشباع, نفوذ آب به خاک, درخت تصمیم گیری, تخمین گر خطا}
    Samira Mesry, Gorbani Dashtaki *, Hossein Shirani, Abolghasem Kamkarrohani, Hamidreza Motaghian, Hosseinali Bahrami
    Soil saturated hydraulic conductivity is one of the most important physical characteristics of soils that affects water movement in soil. . The aim of this study was to determine the most important parameters in prediction and modeling of saturated hydraulic conductivity from conveniently available parameters, using the decision tree and error estimator cross validation and re- substitution. In this study, 72 soil samples with six different textures were collected from the village of Morgmalek and Shahrekord District. Conveniently available soil properties were introduced into software in 4 scenarios (the first scenario: pH, EC, % sand, % clay, OM%, CaCO3, mean weight diameter of dry aggregate (MWD dry), mean weight diameter of wet aggregate (MWD wet), BD; the second scenario: CaCO3 , OM%, % sand, % clay, BD, % gravel, electrical resistivity, dielectric constant, root penetration resistivity; the third scenario: pH, EC, Geometric mean diameter )dg(, Geometric standard  deviation )σg(, OM%, CaCO3, mean weight diameter of dry aggregate (MWD dry), mean weight diameter of wet aggregate (MWD wet), BD; and the fourth scenario: CaCO3, OM%, dg, σg BD, % gravel, electrical resistivity, dielectric constant, root penetration resistivity). Saturated hydraulic conductivity was measured with single ring. The results showed that moisture followed by structural features such as (σg) in the first scenario, and OM and BD in the second scenario, BD and MWD in the third scenario, and OM and BD in the fourth scenario were the most important parameter affecting saturated hydraulic conductivity. Correlation between predicted data by decision tree and measured data in the second and fourth scenarios were 0.83 and 0.82, respectively, and 0.79 in the first and third scenarios. All four scenarios were successful in modeling with respect to error rate and %RMSE. However, the %RMSE in the second and fourth scenarios was lower and the correlation coefficient was higher than the other two scenarios. The RMSE values in the four scenarios were 0.79, 0.83, 0.79, and 0.82, respectively.
    Keywords: Aggregate stability, Saturation moisture, Decision Tree, Error estimator}
  • اسماء موسوی *، شجاع قربانی، پریسا مشایخی

    نفوذ آب به خاک یکی از مهم ترین فرآیندهای فیزیکی خاک است. اهمیت فرآیند نفوذ سبب شده که مدل های فیزیکی و تجربی گوناگونی به منظور کمی سازی این پدیده ارائه شود. هرکدام از این مدل ها بسته به روش اندازه گیری کارایی متفاوتی را نشان می دهند. لذا در پژوهش حاضر داده های حاصل از آزمایش های نفوذپذیری به روش استوانه های دوگانه در کلاس های بافتی متفاوت و از مناطق مختلف کشور جمع آوری شد. سپس شرایط نفوذ آب به خاک در محیط نرم افزار HYDRUS-1D برای مناطق موردنظر، شبیه سازی و داده های نفوذ عمودی آب به خاک به روش حل مستقیم معادله ریچاردز استخراج شد. برای کمی سازی ویژگی های هیدرولیکی خاک در معادله ریچاردز از مدل ون گنوختن-معلم استفاده شد. به این منظور پارامترهای هیدرولیکی مدل ون گنوختن-معلم با استفاده از روش حل عددی معکوس در محیط HYDRUS برای خاک هر منطقه بهینه سازی شد و مورد استفاده قرار گرفت. به منظور ارزیابی عملکرد مدل های نفوذ هورتون، کوستیاکوف، کوستیاکوف-لوییز و فیلیپ بر اساس هر دو گروه داده های اندازه گیری شده و شبیه سازی شده از آماره های میانگین خطا (ME)، ریشه ی میانگین مربعات خطا (RMSE)، میانگین قدرمطلق میانگین خطا (MAME)، ضریب همبستگی پیرسون (r) و کارایی مدل (EF) استفاده شد. نتایج نشان داد که در داده های نفوذ اندازه گیری شده با استوانه های دوگانه در بافت های مختلف، مدل کوستیاکوف-لوییز و در داده های نفوذ شبیه سازی شده با استفاده از نرم افزار HYDRUS-1D، مدل هورتون بهترین عملکرد را در برآورد نفوذ تجمعی آب به خاک داشتند. مدل فیلیپ نیز در هر دو گروه داده نفوذ اندازه گیری شده و شبیه سازی شده دارای کم ترین کارایی در برآورد نفوذ تجمعی آب به خاک بود.

    کلید واژگان: نفوذ آب به خاک, مدل کوستیاکوف-لوییز, مدل هورتون, مدل کوستیاکف, مدل فیلیپ}
    Shoja Ghorbani, Asma Mousavi *, Parisa Mashyekhi

    Water infiltration is one of the most important properties of soil. The importance of infiltration process has led to development of several theoretical and empirical infiltration models. However, the applicability of these models is strongly subjected to the method of infiltration measurement. In this study, double ring infiltration data were collected from different regions of Iran with different soil textures. On the other hand, HYDRUS-1D model was used to simulate vertical infiltration through forward solution of the Richards’ equation. Van Genuchten-Mualem model was used to quantify the soil hydraulic properties. For this purpose, the hydraulic parameters of van Genuchten-Mualem model were optimized using inverse modeling in the HYDRUS, for each region's soil and were used for simulation. In order to evaluate the accuracy of the Horton, Kostiakov, Kostiakov-Louis and Philip models, based on measured and simulated infiltration data, mean error (ME), root mean square error (RMSE), mean absolute mean error (MAME), Pearson correlation coefficient (r) and modeling efficiency (EF) statistics were used. The results indicated that the Kostiakov-Lewis model has had the best performance in different soil textures based on measured double ring infiltration data. Horton model has had the best performance based on HYDRUS simulated infiltration data in different soil textures. The Philip model had the least efficiency in estimating cumulative infiltration based on both measured and simulated infiltration data.

    Keywords: Horton model, Infiltration, Kostiakov-Lewis model, Kostiakov model, Philip model}
  • علی داد کرمی، مهدی همایی *
    بیان کمی تغییرپذیری مکانی ویژگی های هیدرولیکی خاک برای برنامه ریزی، مدیریت و بهره برداری بهینه از آن اهمیت فراوان دارد. اندازه گیری نفوذ آب به خاک بسیار پرهزینه و زمان بر است. ساختمان خاک نیز اهمیت زیادی در نفوذ آب به خاک دارد. هدف از این پژوهش، تعیین تغییرپذیری مکانی نفوذ آب به خاک، انتخاب مدل مناسب نفوذ و محاسبه پارامترهای مدل های مربوطه، کمی سازی ساختمان خاک با استفاده از هندسه فرکتالی و تخمین پارامترهای نفوذ آب به خاک با استفاده از ویژگی های خاک و پارامترهای فرکتالی بود. بدین منظور، نفوذ آب به خاک در 161 مکان و در یک شبکه منظم 500 ×500 متری، با استفاده از استوانه های دوگانه با بار ثابت اندازه گیری شد. تمام داده های به دست آمده، به سه مدل انتخابی نفوذ آب به خاک برازش داده شدند. جرم ویژه ظاهری، مقدار رطوبت خاک، توزیع اندازه ذرات خاک، توزیع اندازه خاکدانه ها، مقدار کربن آلی، رطوبت اشباع خاک، قابلیت هدایت الکتریکی و pH خاک نیز اندازه گیری شدند. برای بیان کمی ساختمان خاک، پارامترهای فرکتالی با استفاده از مدل فرکتالی ریو و اسپوزیتو و میانگین وزنی قطر خاکدانه ها و میانگین هندسی قطر خاکدانه ها محاسبه شد. نتایج نشان داد که سرعت نفوذ پایه در بیشتر ایستگاه ها کم (11/31-11/1) و میانگین آنها 69/6 سانتی متر بر ساعت بود. با استفاده از روش حداقل مجموع مربعات، مدل فیلیپ با بیشترین ضریب تبیین به عنوان بهترین مدل انتخاب شد. توزیع اندازه خاکدانه ها رفتاری فرکتالی داشت و همبستگی معنی داری بین پارامترهای نفوذ آب به خاک با پارامترهای فرکتالی و دیگر ویژگی های خاک وجود داشت.
    کلید واژگان: تغییرپذیری مکانی, مدل سازی, نفوذ آب به خاک, هندسه فرکتالی}
    A. Karami, M. Homaee *
    Quantitative description of the spatial variability of soil hydraulic characteristics is crucial for planning, management and the optimum application. Field measurement of infiltration is very expensive, time-consuming and laborious. Soil structure also important effects on water infiltration in the soil. The objectives of this study were to determine the spatial variability of water infiltration, to select the most appropriate infiltration model, to calculate the parameters of relevant models, and to quantify the soil structure by using the fractal geometry. Infiltration parameters were estimated by using some physical soil properties, as well as fractal parameters, in this research. To achieve these purposes, 161 sites were selected and their infiltration was measured by using the constant head double-ring infiltrometers method in a systematic array of 500*500 m. The observed infiltration data from all examined sites were fitted to three selected infiltration models. Soil bulk density (BD), soil water content, soil particle size distribution, soil aggregate size distribution (ASD), organic carbon content (OC), saturation percentage (SP), soil pH and electrical conductivity (EC) were also measured in all 161 sites. For the quantitative assessment of soil structure, the aggregate size distribution, fractal parameters of the Rieu and Sposito model as well as the mean weight diameters (MWD) and geometric mean diameter (GMD) were also obtained. The obtained results indicated that the infiltration rates of the studied areas had generally low basic infiltration rates (1.1-31.1 cm hr-1) for most sites with the average of 6.69 cm hr-1. According to all obtained results and based on the least-square method, the Philip model was selected as the best performing model to account for infiltration. The aggregate size distribution demonstrated a fractal behavior, and the infiltration parameters could be significantly correlated with the fractal parameters and other soil physical properties.
    Keywords: Fractal geometry, Infiltration, Modeling, Spatial variability}
  • اسماء موسوی دهموردی *، شجاع قربانی دشتکی، پریسا مشایخی
    سابقه و هدف
    نفوذپذیری یکی از پارامترهای مهم خاک می باشد، که بر روی بسیاری از فرآیندهای هیدرولوژیکی حوزه های آبخیز تاثیرگذار است. اهمیت نفوذ سبب شده تا روش های صحرایی و آزمایشگاهی مختلفی به منظور اندازه گیری این فرایند مورد استفاده قرار گیرد. روش های مختلفی برای اندازه گیری نفوذ آب به خاک وجود دارد که اساس کلیه آنها بر اندازه گیری جریان عمودی آب به خاک استوار است. یکی از روش های استاندارد اندازه گیری نفوذ آب به خاک، روش نفوذسنج های استوانه-دوگانه است. در این روش فرض بر آن است که استوانه خارجی مانع از ایجاد جریان جانبی و بوجود آوردن جریان کاملا عمودی در خاک می شود. لذا پژوهش حاضر به منظور ارزیابی روش نفوذسنج استوانه دوگانه در اندازه گیری نفوذ عمودی آب به خاک در مقایسه با داده های نفوذ عمودی واقعی شبیه سازی شده با استفاده از نرم افزار HYDRUS-1D انجام گرفته شد. مواد و روش: در این پژوهش، داده های نفوذ آب به خاک در چندین منطقه از کشور با بافت های مختلف با استفاده از روش نفوذسنج استوانه دوگانه اندازه گیری شد، سپس شرایط نفوذ آب به خاک در محیط نرم ا فزار HYDRU-1D برای مناطق مورد نظر، شبیه سازی و داده های نفوذ عمودی آب به خاک به روش حل مستقیم معادله ریچاردز استخراج شدند. جهت کمی کردن پارامترهای هیدرولیکی در معادله ریچاردز از مدل ون گنوختن-معلم استفاده گردید. بدین منظور پارامترهای هیدرولیکی مدل ون گنوختن-معلم با استفاده از روش حل عددی معکوس در نرم افزار HYDRUS، برای خاک هر منطقه بهینه سازی شد و مورد استفاده قرار گرفت. ارزیابی داده های اندازه گیری شده با استفاده از آماره های میانگین خطا (ME) ، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) ، ضریب تبیین (R2) و ریشه میانگین مربعات نرمال شده (NRMSE) انجام شد.
    یافته ها
    نتایج مقایسه داده های شبیه سازی شده با استفاده از نرم افزار هایدروس با داده های اندازه گیری شده از طریق آزمایش استوانه های دوگانه نشان داد که نفوذ اندازه گیری شده در روش استوانه های دوگانه بسیار بیشتر از نفوذ عمودی آب به خاک است. نفوذ اندازه گیری شده در تمام بافت ها دارای اختلاف زیادی نسبت به داده های شبیه سازی شده بود. در روش استوانه دوگانه کمترین میزان خطا در اندازه گیری نفوذ آب به خاک ، در بافت لوم شنی که یک بافت سبک می باشد مشاهده شد. مقادیر آماره های ضریب تبیین، ریشه میانگین مربعات خطا، میانگین خطا و ریشه میانگین مربعات نرمال شده (R2، RMSE، ME و NRMSE) در این بافت به ترتیب برابر با 87/0، 51/8، 45/4-، 18/0 بود.
    نتیجه گیری
    در اندازه گیری نفوذ آب به خاک به روش استوانه های دوگانه اندازه استوانه های مورد استفاده و همچنین فضای بافری بین دو استوانه از اهمیت زیادی برخوردار است. بنابراین استفاده از استوانه هایی با اندازه های متفاوت بر مقادیر نفوذ نهایی تاثیرگذار است. روش نفوذسنج استوانه دوگانه در بافت شنی از خطای پایین تری نسبت به بافت های سنگین برخوردار است و سهم نفوذ جانبی در این بافت کمتر می باشد. بنابراین نفوذسنج استوانه دوگانه در بافت های سبک از دقت بالاتری برخوردار است.
    کلید واژگان: شبیه سازی, معادله ریچاردز, نفوذ آب به خاک, HYDRUS-1D}
    asma Mousavi dehmurdi *, shoja ghorbani dashtaki, parisa mashayekhi
    Background and objectives
    Infiltration is one of the important parameters of the soil, which affects many hydrological processes in the watersheds. The importance of the Infiltration has led to various laboratory methods used to measure this process. Various methods have been developed for measuring the infiltration, which are based on the measurement of the vertical flow of water to the soil. One of the standard methods for measuring infiltration, is double-ring infiltrometers method. In this method, it is assumed that the external cylinder prevents lateral flow and creates a completely vertical flow in the soil. Therefore, the present study was conducted to evaluate the double-ring infiltrometers method for measuring the vertical infiltration compared to actual vertical infiltration data simulated using HYDRUS-1D software.
    Materials and methods
    In this study, in order to evaluate the double- ring infiltration data, infiltration was measured in several regions with different soil textures by double- ring infiltrometers. Then, HYDRUS-1D numerical model was used to simulate infiltration and the vertical infiltration data were obtained through forward solution of the Richards equation. van Genuchten-Mualem model was used to quantitatively soil hydraulic properties of the Richards equation. In order to the hydraulic parameters of van Genuchten-Mualem model were optimized using inverse modeling in the HYDRUS, for each region's soil Assessment of measured data was performed using mean error (ME), root mean square error (RMSE), coefficient of determination (R2) and normalized mean square root (NRMSE). Findings: Comparison of simulated and measured infiltration data showed that double ring infiltration data is much higher than the simulated vertical infiltration data. The measured infiltration data in all soil texture was much different from that of simulated data. The lowest error in the measurement of vertical infiltration was observed in sandy loam soil that is a light texture. The values of coefficient of determination, root mean square error, mean error and normalized mean square root (R2, RMSE, ME and NRMSE) were 0.87, 8.51, -4.45, and 0.18 respectively in this texture.
    Conclusion
    In measuring the infiltration of a double-rings, the size of the cylinders used, as well as the buffer index, is of great importance. Therefore, the use of cylinders of different sizes influences on the final infiltration values. The double-ring infiltrometers method has a lower error in the Sandy texture than heavy texture and the contribution of lateral infiltration is less in this texture. Therefore, the double-ring infiltrometers has a higher accuracy in light texture.
    Keywords: HYDRUS-1D, infiltration, Richards equation, simulation}
  • سلمان میرزایی، شجاع قربانی دشتکی*، حبیب خداوردی لو
    قابلیت مدل ها در شبیه سازی فرایندهای خاک عموما با مقایسه مقادیر اندازه گیری و برآورد شده سنجیده می شود. انتخاب و استفاده از شاخص-های آماری مناسب و تفسیر نتایج برای ارزیابی مدل های نفوذ آب به خاک، چالشی اساسی است، زیرا هر کدام از شاخص ها بر نوع خاصی از خطاها تاکید دارد. هدف از این پژوهش، مقایسه نکویی شاخص های آماری مختلف برای ارزیابی مدل های نفوذ آب به خاک است. بدین منظور، مجموعه داده ای دربرگیرنده 145 نقطه-داده اندازه گیری شده از نفوذ آب به خاک های مختلف ایران با روش استوانه های مضاعف استفاده شد. پارامترهای مدل ها به روش بهینه سازی حداقل مربعات خطا با استفاده از نرم افزار MatLab 7.7.0 (R2008b) تعیین شد. سپس، قابلیت مدل های نفوذ آب به خاک با شاخص های ضریب تبیین (R2)، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) و شاخص کارآیی (NSEI) و فرم های اصلاح شده آن (از جمله NSEjI، NSESQRTI، NSElnI و NSEiI) تعیین و نکویی این شاخص ها در انتخاب مدل برتر مقایسه شد. نتایج نشان داد که میانگین شاخص RMSE همیشه نمی تواند شاخص مناسبی برای ارزیابی مدل های نفوذ آب به خاک باشد. شاخص NSEI، NSEjI، NSESQRTI و NSElnI نیز به دلیل حساس بودن به مقادیر بزرگ داده ها نتوانستند تمایز بین مدل ها را در برآورد نفوذ تجمعی آشکار کنند. شاخص NSEiI با وزن دهی بیش تر به داده های نفوذ در زمان های کوتاه تر، به عنوان شاخص آماری مناسب برای مقایسه قابلیت مدل ها نفوذ انتخاب شد. به طورکلی، نتایج این پژوهش نشان داد که قابلیت شاخص های آماری مختلف برای ارزیابی مدل ها بستگی به میزان تاثیر آن ها از مقادیر داده های نفوذ در سری های متفاوت زمانی است.
    کلید واژگان: خطا, قابلیت شاخص های آماری, نفوذ آب به خاک}
    S. Mirzaee, S. Ghorbani Dashtaki*, H. Khodaverdiloo
    Introduction
    The infiltration process is one of the most important components of the hydrologic cycle. Quantifying the infiltration water into soil is of great importance in watershed management. Prediction of flooding, erosion and pollutant transport all depends on the rate of runoff which is directly affected by the rate of infiltration. Quantification of infiltration water into soil is also necessary to determine the availability of water for crop growth and to estimate the amount of additional water needed for irrigation. Thus, an accurate model is required to estimate infiltration of water into soil. The ability of physical and empirical models in simulation of soil processes is commonly measured through comparisons of simulated and observedvalues. For these reasons, a large variety of indices have been proposed and used over the years in comparison of infiltration water into soil models. Among the proposed indices, some are absolute criteria such as the widely used root mean square error (RMSE), while others are relative criteria (i.e. normalized) such as the Nash and Sutcliffe 1970) efficiency criterion (NSE). Selecting and using appropriate statistical criteria to evaluate and interpretation of the results for infiltration water into soil models is essential because each of the used criteria focus on specific types of errors. Also, descriptions of various goodness of fit indices or indicators including their advantages and shortcomings, and rigorous discussions on the suitability of each index are very important. The objective of this study is to compare the goodness of different statistical criteria to evaluate infiltration of water into soil models. Comparison techniques were considered to define the best models: coefficient of determination (R2), root mean square error (RMSE), efficiency criteria (NSEI) and modified forms (such as NSEjI, NSESQRTI, NSElnI and NSEiI). Comparatively little work has been carried out on the meaning and interpretation of efficiency criteria (NSEI) and its modified forms used to evaluate the models.
    Materials And Methods
    The collection data of 145 point-data of measured infiltration of water into soil were used. The infiltration data were obtained by the Double Rings method in different soils of Iran having a wide range of soil characteristics. The study areas were located in Zanjan, Fars, Ardebil, Bushehr and Isfahan provinces. The soils of these regions are classified as Mollisols, Aridisols, Inceptisols and Entisols soil taxonomy orders. The land use of the study area consisted of wheat, barley, pasture and fallow land.The parameters of the models (i.e. Philip (18), Green and Ampt (3), SCS (23), Kostiakov (6), Horton (5), and Kostiakov and Lewis (11) models) were determined, using the least square optimization method. All models were fitted to experimental infiltration data using an iterative nonlinear regression procedure, which finds the values of the fitting parameters that give the best fit between the model and the data. The fitting process was performed using the MatLab 7.7.0 (R2008b) Software Package. Then, the ability of infiltration of water into soil models with the mean of coefficient of determination (R2), root mean square error (RMSE), efficiency criteria(NSEI) and modified forms (such as NSEjI, NSESQRTI,NSElnI and NSEiI) were determined and goodness of criteria was compared for the selection of the best model.
    Results And Discussion
    The results showed the mean of RMSE for all soils cannot always be a suitable index for the evaluation of infiltration of water into soil models. A more valid comparison withNSEI, NSEjI, NSESQRTI, NSElnI indices indicated that these indices also cannot apparently distinguish among the infiltration models for the estimation of cumulative infiltration. These indices are sensitive to the large amount of data. The NSEiI index with giving more weight to infiltration data in shorter times was selected as the most appropriate index for comparing models. According to the NSEiI index, Kostiakov and Lewis, Kostiakov, SCS, Philip, Horton, and Green and Ampt models were the best models in approximately 72.42, 4. , 26.9, 53.11, 11.73 and 1.0 percent of soils, respectively.
    Conclusion
    The results of this study indicated that the ability of modified forms of NSE indices in evaluation of infiltration of water into soil models depend on the influence of models from infiltration data values in different time series. This encourages us to be cautious on the application and interpretation of statistical criteria when evaluating the models.
    Keywords: Error, Statistical criteria, Infiltration water into soil}
  • ارزیابی مدل Hydrus-2D در نفوذ آب به خاک با استفاده از اندازه گیری های آزمایشگاهی در لایسیمتر وزنی
    سینا بشارت، جواد بهمنش، حسین رضایی، رضا دلیر حسن نیا
    حرکت آب در خاک با استفاده از مدل های عددی قابل شبیه سازی است، کاربرد این مدل ها در برخی موارد به علت یک بعدی بودن یا وجود ریشه گیاهان با خطا همراه است. هدف از انجام این تحقیق ارزیابی مدل نفوذ و جذب ریشه به صورت دو بعدی توسط مدلHydrus-2D در یک لایسمتر بوده است. این مدل بر اساس ورود معادله جذب ریشه در مدل دو بعدی حرکت آب در خاک کامل شده است و پارامترهای معادلات حاکم بر اساس حداقل سازی خطای باقیمانده بین داده های رطوبت اندازه گیری شده و شبیه سازی شده بهینه شد. میزان رطوبت خاک در لایسیمتر در نقاط و اعماق مختلف خاک بدست آمد. برای واسنجی مدل حرکت آب در خاک از روش الگوریتم ژنتیک استفاده شد. بر اساس بهینه کردن پارامترهای مدل مذکور، درصد رطوبت های شبیه سازی شده و اندازه گیری شده در یک دوره 30 روزه همخوانی بسیار بالایی را نشان دادند. بر اساس نتایج بدست آمده مقدار R2 عموما بین 92/0 و 94/0 و جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) برابر 0236/0 مترمکعب بر مترمکعب محاسبه شد. همچنین در این مقاله با استفاده از تخمینهای مختلف به روش شبکه عصبی، تاثیر مشخصات هیدرولیکی خاک بر روی شبیه سازی های مدل Hydrus مورد ارزیابی قرار گرفت. ارزیابی نتایج تحقیق حاضر حاکی از آن است که نرم افزار Hydrus-2D بر اساس پرامترهای بهینه شده از انعطاف پذیری بالایی در شبیه سازی الگوی توزیع رطوبت در خاک برخوردار است.
    کلید واژگان: درصد رطوبت خاک, لایسیمتر وزنی, نرم افزار Hydrus, 2D, نفوذ آب در خاک}
    Evaluation of Hydrus-2D for soil water infiltration by using laboratory measurements in the weighing lysimeter
    Javad Behmanesh
    Although solutions of transient water flow can be obtained by numerical modeling, their application may be limited in part as root water uptake is generally considered to be one-dimensional only. The objective of this study was to evaluation accuracy of two-dimensional root water uptake model by Hydrus-2D in the Lysimeter. The root water uptake model was incorporated into a two-dimensional flow model, and parameters of governing equation were optimized based on minimizing the residuals between measured and simulated water content data. Water content was measured at different points and layers. To calibrate the flow, a genetic algorithm was used. With the optimized parameters of model, simulated and measured water contents during the 30 days period were in excellent agreement. Based on results, R2 values generally ranging between 0.92 and 0.94 and a root mean squared error (RMSE) of 0.0236 m3m-3. In this Paper effect of soil hydraulic properties on Hydrus simulation was evaluated by several predict of neural network. Finally, Result illustrated that Hydrus-2D is extremely flexible in simulation of soil water content pattern.
    Keywords: Hydrus, 2D software, Soil water content, Weighing Lysimeter, Soil water infiltration}
  • مجید رئوف
    در زمان انجام عملیات کاشت، داشت و برداشت در مزرعه، خاک زراعی تحت تاثیر نیروهای مختلف قرار گرفته و ویژگی های آن دچار تغییرات می گردد. هدف از این پژوهش بررسی اثر فشردگی خاک روی ویژگی های فیزیکی و هیدرولیکی آن می باشد. بدین منظور پس از انتخاب چهار تیمار (تیمار شاهد)،، و (تیمارهایی که تراکتور به ترتیب 1، 3 و 5 بار از روی آنها عبور کرده است) از خاک هر تیمار بعد از اعمال نیروی مورد نظر، نمونه برداری شد و ویژگی های آن ها در آزمایشگاه اندازه گیری گردید. میزان نفوذ آب در خاک در هر تیمار اندازه گیری و یک نقطه رطوبت – مکش نیز برداشت گردید. برای تعیین هدایت هیدرولیکی اشباع و غیر اشباع و پارامترهای نگهداشت آب خاک از کد Hydrus 3D و از روش حل معکوس استفاده شد. چگالی ظاهری در تیمارهای، و نسبت به تیمار شاهد به ترتیب 41/17، 87/26 و 65/35 درصد افزایش، میزان تخلخل کل به ترتیب 55/16، 36/25 و 04/33 درصد و هدایت هیدرولیکی اشباع به ترتیب 09/38، 05/59 و 43/61 درصد کاهش نشان داد اما چگالی حقیقی تقریبا ثابت ماند. با فشردگی خاک در اثر اعمال نیرو از سطح آن پارامترهای، ، و (به ترتیب رطوبت باقیمانده و اشباع، هدایت هیدرولیکی اشباع و پارامتر تجربی مدل ون گنوختن) کاهش و پارامترهای و (به ترتیب پارامتر عکس مکش ورود هوا و پیوستگی منافذ) روند افزایشی داشتند. اثر اعمال نیرو روی پارامتر معنی دار نبوده ولی روی پارامترهای، ،، و معنی دار بود.
    کلید واژگان: هدایت آبی اشباع و غیر اشباع, مدل ون گنوختن, نفوذ آب به خاک}
  • مجید محمودآبادی، ام لیلا رشیدی، مجید فکری
    به منظور بررسی تاثیر توام کودهای آلی و پتاسیم بر برخی خصوصیات خاک و همچنین عملکرد غده پیاز در شرایط مزرعه ای، آزمایشی به-صورت فاکتوریل در قالب طرح بلوک کامل تصادفی با 3 تکرار انجام شد. تیمارهای ماده آلی شامل کود مرغی و بقایای یونجه (هر یک به میزان 10 تن در هکتار) و شاهد به همراه دو سطح تیمار کود شیمیایی پتاسیم (صفر و 250 کیلوگرم در هکتار اکسید پتاسیم) بود. نتایج نشان داد که کاربرد کود مرغی و بقایای یونجه به ترتیب باعث افزایش 7/57 و 9/40 درصد عملکرد محصول در مقایسه با تیمار شاهد شد. همچنین میزان عملکرد در تیمار کود پتاسیم، به طور متوسط 8/7 درصد بیشتر از تیمار عدم کاربرد کود پتاسیم بود. مصرف کود مرغی و بقایای یونجه، باعث افزایش معنی دار متوسط سرعت نهایی نفوذ آب در خاک به ترتیب به میزان 2/73 و 1/56 درصد نسبت به شاهد شد. در مقابل، مصرف کود شیمیایی پتاسیم کاهش معنی دار آن را در پی داشت. مصرف کودهای آلی به ویژه کود مرغی تاثیر معنی داری بر افزایش رطوبت اشباع، تخلخل کل، EC، کربن آلی و فسفر قابل جذب و همچنین کاهش جرم مخصوص ظاهری و pH داشت ولی مصرف کود پتاسیم، تنها افزایش معنی دار EC را به دنبال داشت. با مصرف کود مرغی و بقایای یونجه، کربن آلی خاک به ترتیب 8/129 و 2/80 درصد و فسفر قابل جذب به ترتیب 8/104 و 9/51 درصد نسبت به تیمار شاهد افزایش یافت. در بین خصوصیات مورد مطالعه، کربن آلی بیشترین تاثیر را در افزایش عملکرد محصول نشان داد.
    کلید واژگان: کود مرغی, بقایای یونجه, پتاسیم, نفوذ آب در خاک, کربن آلی}
    M. Mahmoodabadi, O.L. Rashidi, M. Fekri
    This study focused on the effect of organic manures as well as potassium fertilizer on some soil properties and onion yield at the field condition. The experiments were carried out as factorial in a randomized complete block design with three replications. The treatments were poultry manure (10 t ha-1)، alfalfa residue (10 t ha-1) and control each together with two levels of potassium fertilizer as K2O (0 and 250 kg ha-1). The results showed that application of poultry manure and alfalfa residue resulted in yield increasing about 57. 7 and 40. 9 % in comparison to the control، respectively. On average، the onion yield for the potassium treatment was 7. 8 % higher than for the untreated one. The application of poultry manure and alfalfa residue increased final infiltration rate 73. 2 and 56. 1 %، respectively. Inversely، potassium fertilizer caused a significant reduction in the final infiltration rate. Moreover، application of organic manures particularly poultry manure، significant increases in saturated moisture، porosity، EC، organic carbon and available phosphorous and decrease in bulk density and pH was observed، while potassium only increased soil EC، significantly. Application of poultry manure and alfalfa residue increased soil organic carbon 129. 8 and 80. 2 % and available phosphorous 104. 8 and 51. 9 %، respectively. Among different soil properties، organic carbon showed the highest influence on yield increase.
    Keywords: Poultry manure, Alfalfa residue, Potassium, Infiltration rate, Organic carbon}
  • علیداد کرمی، مهدی همایی*، محمد بای بوردی، محمد محمودیان شوشتری

    برای کمی سازی و آنالیز تغییرپذیری پارامترهای نفوذ آب به خاک در یک پهنه وسیع، در چهار هزار هکتار از اراضی دشت کوار شیراز و در 161 سایت در یک شبکه منظم 500×500 متری، نفوذ آب به خاک با استفاده از استوانه های دوگانه اندازه گیری شد. داده های حاصله به سه مدل نفوذ آب به خاک برازش داده شد. مدل دو پارامتری فیلیپ با بالاترین ضریب تبیین به عنوان بهترین مدل انتخاب شد. سرعت نفوذ پایه با میانگین 69‎/6، از 11‎/1 تا 11‎/31 سانتی متر بر ساعت متغیر بود. ضریب جذبی و انتقالی مدل فوق تغییرات گسترده ای داشت. این دو پارامتر به ترتیب براساس عامل مقیاس سازی Sα و Aα محاسبه شد و داده های نفوذ آب به خاک مقیاس بندی شد. مقیاس سازی حاصله از Aα، بهتر از مقیاس سازی Sα بود. سپس فاکتور مقیاس سازی بهینه (optα) با روش حداقل مربعات به دست آمد. فاکتورهای مقیاس سازی براساس میانگین حسابی، هندسی و هارمونی Sα و Aα، نیز برای مقیاس سازی محاسبه شدند. نتایج نشان داد مقیاس بندی داده های نفوذ آب به خاک بر اساس فاکتور مقیاس سازی optα و فاکتورهای مقیاس سازی حاصل از میانگین هارمونی Sα و Aα بهتر از دیگر فاکتورهای مقیاس سازی بودند.

    کلید واژگان: مقیاس سازی, مدل کوستیاکوف لوییز, مدل فیلیپ, نفوذ آب به خاک}

    Quantitative description of infiltration process is needed for both irrigated and rainfed agriculture for optimal management and designs purposes. The most difficult task in the field, however, is to determine the spatial variability of infiltration process, which is of great importance for precision agriculture. The objective of this study was to quantify spatial variability of infiltration models by using scaling in Kavar plain, east of Shiraz, Iran. A number of 161 infiltration experiments were conducted on a systematic squared grid pattern with 500*500m over the 4000 ha area, using double-ring method. The observed infiltration data from all the experimental sites were fitted to three selected infiltration models. The best-fitted model for individual sites was identified. Using the least-squares technique, the Philip model was selected as the best model to describe infiltration process. Infiltration rates of the area generally indicated low basic infiltration rates (1.11–31.11 cm hr−1) for most sites, and average amount of them was 6.69 cm hr−1. The parameters of Philip model (S and A) showed a wide variation among the test sites. The sorptivity-based scaling factor αS and the transmissivity-based scaling factor αA were computed and the observed infiltration data were scaled. Scaling achieved through αA was found better than through αS. Optimum scaling factors αopt were then obtained by the least-squares. Scaling factors based on the arithmetic, geometric and harmonic means of αS and αA were

    Keywords: Kostiakov model, Philip model, Kostiakov, Lewis model, Scaling., : Infiltration}
  • سمیه یوسفی مقدم، سید فرهاد موسوی*، بهروز مصطفی زاده فرد، محمدرضا یزدانی، عباس همت

    پادلینگ (گل آب) متداول ترین روش تهیه بستر نشا برای کاشت برنج است. هدف از این پژوهش، بررسی اثر شدت های مختلف پادلینگ بر نفوذ آب به خاک، نگهداشت آب توسط خاک و تعیین میزان آب مصرفی برای انجام پادلینگ در سه بافت خاک غالب در اراضی شالیزاری استان گیلان بود. از سه بافت خاک رس سیلتی، لوم رسی و لوم، نمونه های دست نخورده در سه تکرار تهیه شد. نمونه ها توسط دستگاه همزن تحت تاثیر شدت های مختلف پادلینگ قرار گرفتند. براساس نتایج به دست آمده تیمار پادل با شدت کم سبب شد سرعت نفوذ آب به خاک به اندازه 3/29، 4/32 و 0/36 درصد در بافت های رس سیلتی، لوم رسی و لوم کاهش یابد. افزایش شدت پادلینگ از سطح کم به متوسط، سرعت نفوذ آب به خاک را به طور معنی داری کاهش داد، ولی تیمار پادل با شدت زیاد سبب کاهش معنی دار این پارامتر نشد. منحنی رطوبتی هر سه بافت خاک در تمامی سطوح پادلینگ نشان داد که عملیات پادلینگ قابلیت نگهداشت آب خاک را افزایش می دهد. با افزایش شدت پادلینگ، نگهداشت آب خاک در بافت رس سیلتی بیشتر از دو بافت دیگر بود. افزایش شدت پادلینگ از سطح کم به زیاد سبب افزایش میزان آب مصرفی به طور معنی دار شد. با افزایش شدت پادلینگ از سطح متوسط به زیاد میانگین آب به کار برده شده به ترتیب 4/15، 1/14 و 3/16 درصد در بافت های رس سیلتی، لوم رسی و لوم افزایش یافت. به طور کلی، در هر سه بافت خاک، تهیه بستر نشا با استفاده از عملیات پادلینگ با شدت زیاد در مقایسه با شدت متوسط به میزان آب مصرفی بیشتری نیاز دارد، در حالی که بر کاهش سرعت نفوذ آب به خاک و افزایش قابلیت نگهداشت آب خاک تاثیر معنی داری ندارد.

    کلید واژگان: اراضی شالیزاری, نفوذ آب به خاک, خاک ورزی}
    S. Yousefi-Moghadam, S. F. Mousavi, B. Mostafazadeh-Fard, M. R. Yazdani, A. Hemmat

    Puddling is the most common method of land preparation for lowland rice cultivation. The purpose of this study was to assess the influence of various intensities of puddling on percolation rate، water retention by soil and the amount of water used for different puddling intensities in three dominant soil textures of paddy fields in Guilan province. Undisturbed soil samples were taken from 3 different soils including silty clay، clay loam and loam، with 3 replications. The soil samples were puddled by a laboratory apparatus with different intensities. The results showed that the low puddling intensity treatment caused a 29. 3، 32. 4 and 36% reduction of percolation rate in silty clay، silty loam and loam textures، respectively. Increasing puddling intensity from low to medium reduced percolation rate significantly، but high intensity was not effective. Soil moisture characteristic curves of all three soils showed that water retention was increased by puddling treatments. Water retention in silty clay was higher than the other two soils. The high intensity treatment needed more water than low intensity for puddling. Increasing puddling intensity from medium intensity to high intensity caused 15. 4، 14. 1 and 16. 3% increase in the amount of water required for puddling in silty clay، silty loam and loam textures، respectively. Generally، in all the three studied soil textures، the amount of water used for high-intensity puddling was more than medium-intensity puddling، while it had no significant effect on water percolation rate and soil water retention.

    Keywords: Paddy fields, Water percolation, Tillage}
  • علیداد کرمی، مهدی همایی، محمد بای بوردی، محمد محمودیان شوشتری، ناصر دوات گر
    پراکنش مکانی پارامترهای نفوذ آب به خاک در پهنه ای به وسعت 4000 هکتار از اراضی دشت کوار واقع در شرق شیراز بررسی شد. بدین منظور، نفوذ آب به خاک با استوانه های دوگانه در 161 ایستگاه با شبکه بندی منظم 500×500 متر اندازه گیری گردید. جرم ویژه ظاهری (BD)، مقدار رطوبت اولیه خاک، درصد شن، سیلت و رس خاک، مقدار کربن آلی، درصد اشباع خاک، EC و pH خاک نیز اندازه-گیری شدند. میان یابی پارامترهای نفوذ، با روش های کریجینگ، وزن دادن عکس فاصله و کوکریجینگ، با مدل های خطی، نمایی، گوسی و کروی انجام گردید. اعتبارسنجی متقاطع با استفاده از آماره های میانگین اریب خطاها، میانگین مطلق خطاها، مربع میانگین خطاها و ریشه میانگین مربعات خطاها، انجام و بهترین درون یاب انتخاب شد. با بهترین روش درون یاب، نقشه پراکنش مکانی پارامترها تهیه گردید. برآورد ضریب a مدل کستیاکوف به روش کوکریجینگ (مدل کروی) و با استفاده از فاکتور کمکی جرم ویژه ظاهری، با 99/0=R2، اثر قطعه ای 002/0- و دامنه موثر 3002 متر بر روش کریجینگ ارجحیت داشت. توان b مدل کستیاکوف با 97/0=R2، اثر قطعه ای 005/0 و دامنه موثر 14410 متر از روش کریجینگ با مدل نمایی حاصل شد. برای برآورد ضریب S مدل فیلیپ، روش کوکریجینگ با مدل کروی و با فاکتور کمکی جرم ویژه ظاهری با 99/0 =R2 و دامنه موثر 2973 متر بر روش کریجینگ ارجحیت نشان داد. برآورد ضریب انتقالی مدل فیلیپ به روش کوکریجینگ و مدل گوسی با 996/0=R2، اثر قطعه ای 0003/0 و دامنه موثر 3862 متر دقت مناسبی داشت. استفاده از رطوبت اولیه خاک، BD، درصد اندازه ذرات، درصد اشباع و کربن آلی خاک به عنوان فاکتورهای کمکی تقریبا نتایج قابل قبول برای برآورد پارامترهای نفوذ ارائه دادند.
    کلید واژگان: توزیع مکانی, زمین آمار, کریجینگ, کوکریجینگ, نفوذ آب به خاک}
    A. Karami, M. Homaee, M. Bybourdi, M. Mahmoodian Shushtari, N. Davatgar
    Spatial variability of infiltration parameters were investigated in about 4000 ha of Kavar plain, east of Shiraz, Iran. For this purpose, infiltration was measured on a systematic squared grid pattern with 500 by 500 m in 161 sites using double ring infiltrometer. Soil bulk density (BD), initial soil water content, soil texture, organic carbon content (OC), saturation percentage (SP), pH, and EC were also measured. The interpolation of infiltration parameters in non-sampled areas were predicted using kriging, inverse distance weighted, and co-kriging methods. The experimental semi-variograms were fitted to linear, exponential, gaussian, and spherical models. Cross validation method using statistical parameters of MBE, MAE, MSE, and RMSE was used to choose the most accurate interpolation method. The spatial distribution map of parameters was obtained using the best interpolation method. Estimating the coefficient of a in Kostiakov model using co-kriging method (spherical model) and co-factor of BD with R2=0.99, nugget effect of -0.002, and range of 3380 m was superior to kriging method. The power b of Kosiakov was estimated by exponential mode and kriging method with R2= 0.97, nugget effect of 0.005 and range of 14410 m. To estimate sorptivity parameter (S) of Philip model, the co-kriging method with spherical model and co-factor of BD with R2=0.99 and range of 2973 m was preferred to kriging method. Likewise, estimation of transmissivity parameter of Philip model using co-kriging method (Gaussian model) with R2=0.996, nugget effect of 0.0003, and range of 3862 m showed high accuracy. Using soil moisture content, BD, texture, SP, and organic carbon as co-factors of co-kriging method, resulted in relatively better estimation of infiltration model parameters.
    Keywords: Co, kriging, Geostatistics, Infiltration, Kriging, Spatial distribution}
  • شجاع قربانی دشتکی، مهدی همایی*، محمدحسین مهدیان

    تغییرات مکانی نفوذپذیری خاک نقشی بسیار مهم در فرآیندهای هیدرولوژیک ایفا می کند. تغییرپذیری این فرآیند متاثر از ویژگی های ذاتی و غیرذاتی اراضی می باشد. هدف از این پژوهش، بررسی تغییرات مکانی پارامترهای نفوذ آب به خاک در حضور تغییرات مکانی ویژگی های ذاتی خاک و تغییر کاربری به عنوان یکی از ویژگی های غیرذاتی خاک با استفاده از زمین آمار بود. بنابراین، نفوذ آب به خاک در منطقه ی تنگ نثار بن واقع استان چهارمحال و بختیاری که به طور همزمان دارای مراتع حفاظت شده و تخریب شده بود به روش تک استوانه ای (قطر 30 سانتیمتر) اندازه گیری شد. با استفاده از داده های نفوذ به دست آمده در 95 نقطه، پارامترهای مدل دو جمله ای فیلیپ برای هر نقطه تعیین گردید. ساختار مکانی پارامترهای یادشده در کل پهنه ی مطالعاتی و در بخش های تخریب نشده مورد مطالعه قرار گرفت. میانگین نفوذ تجمعی آب به خاک طی زمان آزمایش در کاربری مرتع بیشتر از مقدار آن در مراتع تخریب شده بود. به نظر می رسد عملیات شخم و شیار انجام شده و در نتیجه تخریب مرتع و ایجاد لایه ی متراکم ناشی از خاکورزی، یکی از دلایل کاهش نفوذ آب به خاک در مراتع تخریب شده نسبت به مراتع حفاظت شده باشد. تغییرنماهای به دست آمده برای پارامترهای نفوذ نشان داد این پارامترها در پهنه ی مطالعاتی از ساختار مکانی قوی برخوردار بوده به گونه ای که تنها حدود 10 درصد از تغییرات پارامتر هدایت آبی اشباع و 35 درصد از تغییرات پارامتر ضریب جذبی در مراتع تخریب نشده تصادفی بود. همچنین، بررسی تغییرنمای سطحی پارامتر هدایت آبی اشباع نشان داد این پارامتر به میزان بیشتری نسبت به ضریب جذبی خاک متاثر از تغییر نوع کاربری می باشد. به طوری که با تخریب بخشی از مراتع در منطقه ی مطالعاتی ساختار مکانی هدایت آبی اشباع و ضریب جذبی به ترتیب از 89 و 64 درصد به 56 و 53 درصد کاهش یافت. مقایسه ی نتایج به دست آمده در این بخش از پژوهش با نتایج ارایه شده توسط دیگر پژوهشگران نشان داد تغییرات مکانی ویژگی های هیدرولیکی خاک به منطقه ی مطالعاتی وابسته است. آماره های محاسبه شده برای اندازه گیری خطای برآورد نشان داد روش زمین آماری مورد استفاده با حداکثر جذر میانگین مربعات خطای 08/0 و 19/0 برای هدایت آبی اشباع و ضریب جذبی خاک روشی مناسب برای برآورد پارامترهای نفوذ در پهنه ی مطالعاتی بوده است.

    کلید واژگان: تغییرپذیری مکانی, زمین آمار, کاربری اراضی, نفوذ آب به خاک}
    Sh. Ghorbani Dashtaki, M. Homaee, M.H. Mahdian

    Spatial variability of infiltration has an important role on the hydrological processes. Spatial variability of infiltration is affected by extrinsic and intrinsic properties of soils. The objective of this study was to investigate the spatial variations of infiltration parameters through the variation of soil intrinsic properties and land use variation (as an extrinsic factors) using geostatistics methods. Therefore، 95 single ring infiltration data were measured from a field with rangeland and degraded rangeland land uses، simultaneously. The parameters of the Philip model were then obtained using measured infiltration data for all sampling points. The spatial variations of the parameters were assessed using the whole measured data and measured data at rangeland land use، separately. The mean infiltration data in the rangeland land use were higher than the degraded rangeland. It seems that cultivation activities that led to degrading in the rangeland are one of the reasons for decreasing the infiltration at the degraded rangeland comparing to protected rangeland. The geostatistical analysis indicated that strong spatial variability in Philip parameters exist in the investigated area، such that about 10 percent of saturated hydraulic conductivity variation and 35 percent of the variation in sorptivity parameters was random in the rangelands. The variography of the parameters showed that the land use change affected saturated hydraulic conductivity parameter more than sorptivity parameter، so that results on decreasing the spatial structure of saturated hydraulic conductivity and sorptivity parameters from 89 and 64 percents to 56 and 53 percents، respectively. The comparison between the result of this study and the past study showed that the spatial variability of hydraulic conductivity depend on the study area. The results indicated that the geostatistics method was a proper method for predicting the infiltration parameters in the study area with 0. 08 and 0. 19 RMSE for saturated hydraulic conductivity and sorptivity، respectively.

  • قربانی دشتکی، همایی، مهدیان
    فرآیند نفوذ آب به خاک از مهمترین اجزای چرخه هیدرولوژی در طبیعت است. در سال های اخیر استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی برای برآورد پدیده های هیدرولوژی افزایشی چشمگیر داشته است. هدف از این پژوهش، بررسی امکان تخمین پارامترهای مدل های فیلیپ، کوستیاکوف، کوستیاکوف-لوییز و هورتون با استفاده از شبکه های عصبی مصنوعی بود. بدین منظور، نفوذپذیری خاک در 123 نقطه از استان های اردبیل، زنجان، فارس، اصفهان و بوشهر به روش استوانه های مضاعف تعیین و پارامترهای مدل ها به روش حداقل مجموع مربعات خطا تعیین گردید. با حفر پروفیل در نزدیکی نقاط اندازه گیری نفوذ آب به خاک، لایه های پدوژنیک خاک مشخص و از دو افق بالایی نمونه برداری و ویژگی های رطوبت اولیه، جرم ویژه ظاهری، فراوانی نسبی ذرات، ماده آلی، درصد سنگریزه، آهک خاک، ظرفیت زراعی و رطوبت پژمردگی دایم اندازه گیری شد. شبکه های عصبی پرسپترون چند لایه برای برآورد پارامترهای نفوذ به کار گرفته شد. از ویژگی های زودیافت دو افق پدوژنیک خاک و پارامترهای نفوذ به ترتیب، به عنوان داده های لایه ورودی و خروجی شبکه های عصبی استفاده شد. در این تحقیق دو نوع شبکه عصبی پی ریزی شد. در گروه اول از ویژگی های زودیافت لایه ی اول به عنوان متغیرهای ورودی استفاده شد. در شبکه های عصبی پی ریزی شده گونه دوم، از ویژگی های زودیافت هر دو لایه ی پدوژنیکی به روش تجزیه مولفه های اصلی به عنوان متغیرهای ورودی استفاده گردید. مقایسه عملکرد شبکه ها گونه نخست و گونه دوم، برتری شبکه های گونه نخست را در برآورد پارامترهای مدل های نفوذ نشان داد. بنابراین، به منظور برآورد منحنی تجمعی نفوذ آب به خاک تنها از شبکه های گونه نخست استفاده گردید. بهترین رتبه برآوردگری را شبکه های طراحی شده برای مدل دو پارامتری فیلیپ داشته است. اعتبارسنجی مدل های نفوذ نشان داد شبکه های ایجاد شده برای پارامترهای مدل فیلیپ با میانگین RMSD معادل 644/6 سانتی متر، دارای بهترین عملکرد در برآورد نفوذ تجمعی آب به خاک بوده و شبکه های پی ریزی شده برای مدل های هورتون، کوستیاکوف-لوییز و کوستیاکوف به ترتیب در رتبه های دوم تا چهارم قرار گرفتند.
    کلید واژگان: پرسپترون چندلایه, شبکه های عصبی مصنوعی, نفوذ آب به خاک, مدل های نفوذ}
    Sh Gh, M.H, M.H. M
    Infiltration is a significant process which controls the fate of water in the hydrologic cycle. The direct measurement of infiltration is time consuming, expensive and often impractical because of the large spatial and temporal variability. Artificial Neural Networks (ANNs) are used as an indirect method to predict the hydrological processes. The objective of this study was to develop and verify some ANNs to predict the infiltration process. For this purpose, 123 double ring infiltration data were collected from different sites of Iran. The parameters of some infiltration models were then obtained; using sum squares error optimization method. Basic soil properties of the two upper pedogenic layers such as initial water content, bulk density, particle-size distributions, organic carbon, gravel content, CaCO3 percent and soil water contents at field capacity and permanent wilting point were obtained for each sampling point. The feedforward multilayer perceptron was used for predicting the infiltration parameters. Two ANNs types were developed to estimate infiltration parameters. The developed ANNs were categorized into two groups; type 1 and type 2 ANNs. For developing type 1 ANNs, the basic soil properties of the first upper soil horizon were used as inputs, hierarchically. While for developing type 2 ANNs the basic soil properties of the two upper soil horizons were used as inputs, using principal component analysis technique. Evaluation results of these two types ANNs showed the better performance of type 1 ANNs in predicting the infiltration parameters. Therefore, this type of ANNs was used for predicting the cumulative infiltration. The reliability test indicated that the developed ANNs for Philip model have the best performance to predict cumulative infiltration with a mean RMSE of 6.644 cm. The developed ANNs for Horton, Kostiakov-Lewis and Kostiakov have the next best ranks, respectively.
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال