چکیده:

منحنی مشخصه رطوبتی خاک یا منحنی نگهداشت آب در واقع منحنی است که ارتباط بین رطوبت و پتانسیل آب و خاک را نشان می دهد .با توجه به پرهزینه ،زمانبر و وقت گیر بودن اندازه گیری رطوبت در مکش های مختلف اعمال شده به خاک ، مدل های مختلفی برای یافتن رطوبت خاک در مکش معین و یا محاسبه ضریب آبگذری غیر اشباع به عنوان تابعی از رطوبت خاک و یا پتانسیل ماتریک ارایه شده است . در این تحقیق ابتدا منحنی مشخصه خاک برای خاک رسی در منطقه مغان استان اردبیل اندازه گیری شده ، سپس مدل های مختلف ارایه شده ب رای آن مقایسه شده و در نهایت مشخص شده است بهترین مدل در خاک
مذکور مدل ون گنوختن می باشد .

کلمات کلیدی:منحنی مشخصه آب خاک ،مدل ون گنوختن،مدل بروکس کوری ،مدل گاردنر ،مدل کمپل

مقدمه :

بسیاری از خصوصیات خاک مانند پایداری ،خمیرایی،مقاومت،تراکم پذیری،نفوذ پذیری و قابلیت تردد روی خاک بستگی به مقدار رطوبت موجود در خاک دارد .منحنی مشخصه رطوبتی رابطه ایی است بین پتانسیل آب خاک و درصد رطوبت آن که با استفاده از این منحنی ها می توان به چگونگی نگهداری آب در خاک پی برده و مقدار آب قابل ذخیره در خاک را در هر پتانسیل بدست آورد .علیزاده((۱۳۹۰ برای استفاده از تانسیومتر در تعیین رطوبت خاک نیز لازم است منحنی خصوصیات رطوبتی در دسترس باشد . فولادمند و هادی پور(.(۱۳۹۰ یکی از روش های مهم بررسی رفتار سیستم خاک ، تعیین منحنی های رطوبتی آنهاست.ظهرابی و همکاران (۱۳۸۷) مدلسازی جریان آب و انتقال املاح در منطقه غیر اشباع نیازمند آگاهی از خصوصیات هیدرولیک خاک از جمله منحنی نگهداشت آب است.حق وردی و همکاران(.(۱۳۸۹ امروزه سعی می شود از معادله ها و یا برنامه

۷۳۱

هایی استفاده گردد که به صورت غیر مستقیم و با استفاده از پارامترهای زود یافت ،بتوان ضرایب هیدرولیکی خاکها را تخمین زد
. منحنی مشخصه رطوبتی ،یکی از ویژگی های مهم هیدرولیکی خاک است که از آن برای پیش بینی هدایت هیدرولیکی در شرایط اشباع و غیر اشباع ، آب قابل دسترس گیاه و حرکت املاح در خاکها استفاده می شود . به دلیل اینکه اندازه گیری منحنی رطوبتی کاری وقت گیر ،پر هزینه و دشوار میباشد کوشش های زیادی به عمل آمده که بتوان این منحنی را از ویژگی های ساده تر خاک نظیر بافت ،مقدار ماده آلی ، و چگ الی ظاهری به دست آورد شیرانی(.(۱۳۹۱ گام معمول در اشتقاق توابع انتقالی، ارائه روابطی تجربی میان خصوصیات پایه خاک وعواملی است که باید پیشبینی شوند . این امر میتواند به وسیله روشهای مختلف ریاضی همچون رگرسیونهای چندگانه خطی راولز و همکاران ۲۰۰۱و وستن و همکاران (۱۹۹۵) و شبکه های عصبی محقق شود.مردن و همکاران( (۲۰۰۶ و بیکر و ایلسون( . (۲۰۰۸ معادلات زیادی جهت تخمین منحنی مشخصه با توجه به خصوصیات فیزیکی خاک توسط برخی متخصصان خاک مانند گاردنر ۱ ،بروکس۲ ،وایت۳،ون گنوختن۴،ویزر ۵ ودیگران پیشنهاد شده اما هیچ کدام جنبه عمومی به خود نگرفته است .بیتل و فلوری(۲۰۰۹) ۶ نشان داده اند که استفاده از دستگاه صفحات فشاری در رسم منحنی مشخصه در مکش های کمتر از -۲۰ متر آب باعث بروز خطا در اندازه گیری رطوبت خواهد شد و مقدار رطوبت را بیشتر نشان می دهد . مولفین بسیاری گزارشهایی را مبنی بر وجودمشکلات در هنگام تلاش برای ربط دادن عوامل معادلات نگهداشت آب خاک به خصوصیات پایه خاک ارائهکرده انداولاً معادله ونگنوختنلزوماً بر دادههای اندازهگیری شده منطبق نمیشود، از اینرو تضمینی وجود ندارد که شبکه عصبی بهینه شده تخمینهای خوبی ارائه دهد،ثانیاً هنگامی که معادله ونگنوختن برای داده های نگهداشت آب خاک برازش داده میشود ، تفاوت میان مقادیر پیش بینی شده و اندازه گیری شده رطوبت حداقل میگردد. مینانسی و مک براتنی.(۲۰۰۲) ۷ همچنین شاپ و همکاران(۲۰۰۱ )۸ مقادیر پارامترهای هیدرولیکی خاک برای مدل منحنی مشخصه وان گنوختن بر اساس توابع انتقالی کلاسی را براورد نموده اند که نتایج براورد آنان بسیار به پارامتر های براورد شده با استفاده از نرم افزار رتک این تحقیق نزدیک میباشد .همچنین والکزاک و همکاران (۲۰۰۶) ۹ به مدل نمودن منحنی مشخصه به وسیله توابع انتقالی و با استفاده از پارامترهای فاز خاک پرداخته اند . در ایران نیز فولادمند و هادی پور ۱۳۹۰) )توابع انتقالی پارامتریک برای تخمین منحنی مشخصه آب خاک را ارزیابی نموده اند و به این نتیجه رسیدند توابع پارامتریک مدل ونگنوختن مناسب تر از توابع انتقالی پارامتریک دو مدل دیگر می باشد. همچنین شیرانی((۱۳۹۱ برخی از نقاط منحنی مشخصه رطوبتی خاک شامل ظرفیت مزرعه و پژمردگی دایم را با استفاده از توابع انتقالی خاک و روش رگرسیونی در بردسیر کرمان برآورد نموده است و مشخص شده همبستگ ی بین نقطه پژمردگی دائم با درصد رس مثبت و معنی دار بود که بیانگر تأثیر ز یاد رس بر این نقطه رطوبتی است . گنجایش زراعی با مقدار شن، همبستگی معنی دار و منفی و با مقدار سیلت، همبستگی مثبت و معنی دار داشته است .

مواد و روشها :

در انجام این آزمایش از خاک منطقه مغان با بافت رسی استفاده شده .نمونه خاک توسط دستگاه ستون آب آویزان تحت مکش های ۹۰-۰ سانتیمتر آب و توسط دستگاه صفحات فشاری تحت مکش های ۵،۱و۱۵ بار قرار گرفته است . همزمان صفحات