تغییرات مکانی و تخمین زمین آماری برخی ضرایب هیدرولیکی در یک خاک آهکی

آب و خاک

مقاله 1، دوره 30، شماره 3 - شماره پیاپی 47، شهریور 1395، صفحه 730-742   

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v30i3.43438

نویسندگان

سید علی اکبر موسوی^* ؛ محمد امیدی فرد

دانشگاه شیراز

چکیده

اندازه گیری ضرایب هیدرولیکی که در مدل سازی فرایندهای هیدرولوژیکی، طراحی سیستم های آبیاری- زهکشی، انتقال املاح و آلاینده های شیمیایی- زیستی در خاک نقش دارند وقت گیر و پرهزینه است و به دلیل تغییرات مکانی نیاز به تعداد زیادی اندازه گیری می باشد. امروزه تخمین این ویژگی ها با روش های زمین آماری (اندازه گیری های محدود) مورد توجه می باشد. این تحقیق با هدف بررسی تغییرات مکانی و تخمین هدایت-هیدرولیکی اشباع (Ks) و اشباع در شرایط مزرعه، نزدیک اشباع (Kfs)، نمای معادله گاردنر (α)، ضریب جذب آب خاک (S)، پخشیدگی هیدرولیکی (D) و جریان بالقوه ماتریکی (Фm) در یک خاک آهکی انجام شد. اندازه گیری ویژگی های مورد مطالعه در 50 نقطه از خاک آهکی سری دانشکده (در ایستگاه تحقیقاتی دانشکده کشاورزی دانشگاه شیراز واقع در منطقه باجگاه در 15 کیلومتری شمال شیراز) با روش های تک حلقه و قطره چکان انجام شد. پس از بررسی های آماری، همبستگی مکانی با محاسبه و مدلسازی نیم تغییرنما بررسی و روش مناسب تخمین شناسایی و پهنه بندی انجام شد. کلاس تغییر پذیری همه ویژگی ها کم تا متوسط و مدل کروی بهترین مدل برازش داده شده به نیم تغییرنما (به جز Kfs و D) بود. سقف نیم-تغییرنما بین 0003/0 تا 419/0 به ترتیب برای S و Kfs، اثر قطعه ای بین 00015/0 تا 108/0 به ترتیب برای S و Фm و شعاع تاثیر بین 211 تا 4/6 متر به ترتیب برای Ks و D متغیر بود. به ترتیب 5/3 و 50 درصد از تغییرات D و Ks ساختاردار و بقیه تصادفی بود. کلاس وابستگی مکانی ویژگی ها ضعیف تا متوسط بود و در تخمین ها روش وزن دهی نرمال عکس فاصله مناسب تر بود. دقیق ترین و کم دقت ترین تخمین ها به ترتیب مربوط به Ks و Фm بود. پیشنهاد می شود در مواردی که به نقشه ویژگی های هیدرولیکی و یا مقدار آن‌ها در نقاط زیاد نیاز باشد با روش های زمین آماری و اندازه-گیری های محدود، ویژگی ها با دقت قابل قبول برآورد شده تا در وقت و هزینه ها صرفه‌جویی شود.

کلیدواژه‌ها

پخشیدگی هیدرولیکی؛ هدایت هیدرولیکی اشباع؛ هدایت هیدرولیکی نزدیک به اشباع؛ ضریب جذب آب خاک

مراجع

1-Alemi M.H., Shahriari M.R., and Nielson D.R. 1998. Kriging and co-kriging of soil water properties. Soil Technology, 1:117-132.

2-Bellocchi‚ G.‚ Fila G., and Donatelli M. 2002. An indicator of solar radiation model performance based on a fuzzy expert system. Agronomy Journal, 94: 1222-1233.

3-Cambardella C.A., Moorman T.B., Parkin T.B., Karlen D.L., Turco R.F., and A.E. Konopka. 1994. Field scale variability of soil properties in central Iowa soils. Soil Science Society of America Journal, 58:1501-1511.

4-Chaplot V., Darboux F., Bourennane H., Leguedois S., Silvera N., and Phachomphon K. 2006. Accuracy of interpolation techniques for the derivation of digital elevation models in relation to landform types and data density. Geomorphology, 77:126-141.

5-Delbari M., Khayat Kholghi M., and Mahdian M.H. 2005. Evaluation of geostatistical methods in prediction of soil hydraulic conductivity of Shibab and Poshtab region of Sistan plain. Iranian Journal of Agricultural Science, 35 (1): 1-12. (in Persian with English abstract)

6-Ersahin S. 2003. Comparing ordinary kriging and cokriging to estimate infiltration rate. Soil Science Society of America Journal, 67:1848-1855.

7-Fathi M., Hajabbasi M.A., and Khademi, H. 2000. Spatial distribution of some physical soil attributes of southern Esfahan in field scale. The 6th Soil Science Congress, Ferdowsi University, pp. 605- 607. (in Persian)

8-Ghorbani Dashtaki S., Homaee M., and Mahdian M.H. 2009. Site dependence performance of infiltration models. Water Resources Management, 23:2777-2790.

9-Ghorbani Dashtaki, Sh., Homaee M., and Mahdian, M. H. 2011. Influence of land use on spatial variability of infiltration parameters. Iranian Journal of Irrigation and Drainage, 4(2): 206- 221. (in Persian with English abstract)

10-Goovaerts P. 1999. Geostatistics in soil science: state-of-the-art and perspectives. Geoderma, 89:1-45.

11-Hu W., Shao M.A., Wang Q. J., Fan J., and Reichardt K. 2008. Spatial variability of soil hydraulic properties on a steep slope in the Loess Plateau of China. Science of Agriculture (Piracicaba, Braz.), 65:268–276.

12-Kravchenko A. 2003. Influence of spatial structure on accuracy of interpolation methods. Soil Science Society of America Journal, 67(5):1564-1571.

13-Luo W., Taylor M., and Parker S. 2008. A comparison of spatial interpolation methods to estimate continuous wind speed surfaces using irregularly distributed data from England and Wales. International Journal of Climatology, 8(7):947-959.

14-Mallants D., Mohanty B.P., Vervoort A., and Feyen J. 1997. Spatial analysis of saturated hydraulic conductivity in a soil with macropores. Soil Technology, 10:115-131.

15-Mohanty B.P., Ankeny M.D., Horton R., and Kanwar R.S. 1994. Spatial variability of hydraulic conductivity measured by disc infiltrometer. Water Resources Research, 30:2489–2498.

16-Moosavi, A.A., and Sepaskhah A.R. 2012. Spatial variability of physicochemical properties and hydraulic characteristics of a gravelly calcareous soil. Archives of Agronomy and Soil Science, 58:631-658.

17-Moradi M., Ghonchehpour D., Majidi A., and Mahmoudi Nejad V. 2012. Geostatistic approaches for investigating of soil hydraulic conductivity in Shahrekord Plain, Iran. American Journal of Mathematics and Statistics, 2:164-168.

18-Motaghian H.R., Karimi A., and Mohammadi J. 2007. Analysis of spatial variability of specific physical and hydraulic properties of soil on a catchment scale. Journal of Water and Soil (Agricultural Sciences and Technologies), 22(2): 442- 436 (In Persian with English abstract).

19-Reynolds W.D., and Elrick D.E. 1990. Ponded infiltration from a single ring: I. Analysis of steady flow. Soil Science Society of America Journal, 54:1233–1241.

20-Rogers J.S., Selim H.M., Carter C.E., and Fouss J.L. 1991. Variability of auger hole hydraulic conductivity values for a commerce silt loam. Transaction of ASAE. 34(3):876-881.

21-Shani U., Hanks R.J., Bresler E., and Oliveria C.A.S. 1986. Field methods of estimating hydraulic conductivity and matric potentic – water content relations. Soil Science Society of America Journal, 51:298-302.

22-Sobieraj J.A., Elsenbeer H., and Cameron G. 2004. Scale dependency in spatial patterns of saturated hydraulic conductivity. Catena, 55:49-77.

23-Vahedi S., Zare Abyaneh H., Taheri M., and Bahmani O. Studing spatial variability of some chemical and hydraulic soil properties of Ghazel Ozan river marginal lands using geostatistical methods. 2013. Iranian Journal of Water Research, 12: 141-150 (in Persian with English abstract).

24-Wu C., Wu J., Luo Y., Zhang H., and Teng Y. 2008. Statistical and geoestatistical characterization of heavy metal concentrations in a contaminated area taking into account soil map units. Geoderma, 144:171-179.

25-Zeleke T.B. and Si B.C. 2005. Scaling relationships between saturated hydraulic conductivity and soil physical properties. Soil Science Society of America Journal, 69:1691-1702.