ارزیابی کارآیی مدل های فرکتالی در برآورد پارامترهای هیدرولیکی خاک و رابطه بین بعد فرکتالی منحنی رطوبتی با این پارامترها - پایگاه مجلات تخصصی فنی و مهندسیSkip to main content
فهرست مقالات

ارزیابی کارآیی مدل های فرکتالی در برآورد پارامترهای هیدرولیکی خاک و رابطه بین بعد فرکتالی منحنی رطوبتی با این پارامترها

نویسنده:

علمی-پژوهشی (وزارت علوم) (9 صفحه - از 15 تا 23)

روابط آب و خاک به قدری پیچیده هستند که پیشرفتهترین مدلهای ریاضی نیز به سختی قادر به شبیهسازی دقیق آنها میباشند. منحنی رطوبتی و هدایتهیدرولیکی غیراشباع، از جمله عوامل مهم در بررسی حرکت آب در خاک هستند. بهعلت تغییرپذیری بالا و پیچیدگی خاک، بدست آوردن ویژگیهای هیدرولیکی خاکبهطور مستقیم دشوار، وقتگیر و هزینهبر بوده و بنابراین لازم است با استفاده از روشهای غیرمستقیم تخمین زده شوند. هدف از این پژوهش، تعیین بُعد فرکتالیمنحنی رطوبتی خاک با استفاده از مدلهای فرکتالی و بررسی رابطه بین بُعد فرکتالی منحنی رطوبتی با پارامترهای هیدرولیکی، درصد رس، سیلت و شن خاک در یکپهنه گسترده بود. بدین منظور، 40 نمونه خاک با بافتهای مختلف از چهار منطقه کرج، قزوین، ایوانکی و کرمانشاه گردآوری و توزیع اندازه ذرات، جرم ویژه ظاهری،کربن آلی، شوری، pH و رطوبت آن ها در مکشهای مختلف اندازهگیری گردید. سپس پارامترهای مدل نگهداشت van Genuchten و مدلهای فرکتالی Tyler-Wheatcraft و Rieu-Sposito برای توزیع اندازه ذرات خاک محاسبه شد. نتایج نشان داد که مدل نگهداشت van Genuchten رفتاری فرکتالی داشته و با استفاده ازمدلهای فرکتالی میتوان پارامترهای آن را بهصورتی کمّی بیان کرد. همچنین نتایج نشان داد که هر چه مقدار شن در خاک افزایش یابد، بُعد فرکتالی کاهش مییابد،لیکن درصد رس با بُعد فرکتالی مدل Tyler-Wheatcraft رابطهای مستقیم و خطی دارد. نتایج همچنین نشان داد که با افزایش مقدار رس در خاکهای مورد مطالعه،مقدار بُعد فرکتالی مدل Tyler-Wheatcraft ( Dm ( افزایش و با افزایش مقدار شن، بُعد فرکتالی مدل Tyler-Wheatcraft ( Dm ( کاهش مییابد.

خلاصه ماشینی:

"سپس پارامترهای مدل نگهداشت van Genuchten و مدل‌های فرکتالی Tyler-Wheatcraft و Rieu-Sposito برای توزیع اندازه ذرات خاک محاسبه شد. Tuli و همکاران (2001) برای مقیاس‌سازی توأمان منحنی رطوبتی و توابع هدایت هیدرولیکی خاک با یک سری فاکتور مقیاس مشترک، از ترکیب روش ارائه شده توسط Kosugi و Hopmans (1998) با نظریه Miller و Miller (1956) استفاده کردند. در این پژوهش تلاش گردیده تا با استفاده از مدل‌های فرکتالی پارامترهای هیدرولیکی خاک برآورد و رابطه‌ای کاربردی برای بیان بعد فرکتالی منحنی رطوبتی ارائه شود. بدین ترتیب هدف از این پژوهش، بدست آوردن بعد فرکتالی منحنی رطوبتی خاک با استفاده از مدل‌های فرکتالی در کلاس‌های بافتی رسی، لومی و رسی لومی سیلتی و تعیین رابطه بعد فرکتالی با پارامترهای هیدرولیکی مدل van Genuchten و فراوانی نسبی ذرات خاک بود. برای توصیف اندازه خلل و فرج خاک، Tyler و Wheatcraft از الگوی فرش سیرپینسکی بهره گرفته و رابطه‌ای توانی مشابه معادلات تجربی Brooks-Corey (1964) و Campbell (1974) ارائه کردند، که بیان ریاضی آن به‌صورت زیر ارائه داده شد: (2) که در آن h پتانسیل ماتریک، h0 پتانسیل ماتریک در نقطه ورود هوا به خاک، θ مقدار رطوبت خاک، θs مقدار رطوبت خاک در حالت اشباع و Dm بعد فرکتالی منحنی رطوبتی خاک می‌باشد. توان (3-Dm) با استفاده از رابطه زیر بدست می‌آید: (3) یکی دیگر از مدل‌های فرکتالی، مدلی است که توسط Rieu-Sposito ارائه شده است: (4) که در آن h پتانسیل ماتریک، h0 پتانسیل ماتریک در نقطه ورود هوا به خاک، θ مقدار رطوبت خاک، f تخلخل خاک و Dr بعد فرکتالی منحنی رطوبتی خاک می‌باشد. Similtaneous scaling of soil water retention and unsaturated hydraulic conductivity functions assuming longnormal pore-size distribution."

برای مشاهده محتوای مقاله لازم است وارد پایگاه شوید. در صورتی که عضو نیستید از قسمت عضویت اقدام فرمایید.