ارزیابی مدل Hydrus-2D در نفوذ آب به خاک با استفاده از اندازه گیریهای آزمایشگاهی در لایسیمتر وزنی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه ارومیه

2 دانشگاه ارومیه- گروه مهندسی آب

3 دانشگاه تبریز

چکیده

حرکت آب در خاک با استفاده از مدل‌های عددی قابل شبیه سازی است، کاربرد این مدل‌ها 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 داده‌های رطوبت اندازه‌گیری 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 رطوبت‌های 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 شبیه‌سازی‌های 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.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Evaluation of Hydrus-2D for soil water infiltration by using laboratory measurements in the weighing lysimeter

نویسنده [English]

  • Javad behmanesh 2

چکیده [English]

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.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hydrus-2D software
  • Soil water content
  • Weighing Lysimeter
  • Soil water infiltration