ارزیابی سه مدل فراکتالی برای تعیین منحنی مشخصه آب خاک

پارامترهای هیدرولیکی خاک (منحنی مشخصه آب خاک) برای تعیین حرکت آب و املاح در خاک از پایه های اساسی است که اندازه گیری مستقیم این ویژگی ها زمانبر و هزینه بر است. برای حل این مشکل روش های غیر مستقیم ارائه شده است که یکی از این روش ها تحلیل فراکتالی است. مدل Pore- Solid Fractal (PSF) توسط پژوهشگران زیادی برای مدل سازی ساختار خاک و تابع نگهداری آب- خاک بکار برده شده است. مدل PSF یک بیان عمومی برای تابع نگهداری آب- خاک است که بصورت های خاص دیگری هم توسط پژوهشگران دیگر ارائه شده است. هدف این تحقیق ارزیابی تابع عمومی PSF بر اساس بعد فراکتالی با داده های مکش- آب خاک و مقایسه آن با مدل های بروکس – کوری و تایلر – ویت کرافت می باشد. در این تحقیق با استفاده از داده های آزمایشگاهی اندازه گیری شده که از منابع منتشر شده بدست آمد، منحنی مشخصه آب خاک برای خاک های مورد بررسی با تابعPSF ، حالت های خاص آن (بروکس – کوری و تیلر – ویت کرافت) بدست آمد. برای درک صحت نتایج بدست آمده، مقایسه ای بین رطوبت های پیش بینی شده از مدل های مورد بررسی و رطوبت های اندازه گیری شده برای خاک هایی از بانک UNSODA صورت گرفت. نتایج نشان داد که برای خاک های مورد بررسی تابع تیلر- ویت کرافت در مقایسه با تابع PSF و تابع
بروکس-کوری تطابق بهتری را نشان می دهد. برای محاسبه مکش ورود هوا ( h min) و رطوبت اشباع خاک (θs) نیز استفاده از هر کدام از معادلات PSF، و تیلر - ویت کرافت، و بروکس - کوری تفاوت معنی داری با یکدیگر ندارند. اما برای محاسبه بعد فراکتال (D) استفاده از معادله تیلر - ویت کرافت توصیه می شود. با استفاده از پارامترهای زود یافت خاک مدل های ساده تجربی به صورت رابطه ای میان میانگین هندسی (dg) و انحراف معیار هندسی (σg) ذرات خاک با و و بدست آمد. سپس به کمک آن برای خاک هایی از بانک UNSODA، معادله منحنی مشخصه تخمین زده شد. بدون توجه به بافت خاک تمامی رطوبت های حجمی پیش بینی و اندازه گیری شده با خط یک به یک مقایسه شدند. نتایج نشان داد که تفاوت معنی داری بین رطوبت پیش بینی شده (θp) و اندازه گیری شده ( θm ) با خط یک به یک وجود ندارد. بنابراین بنظر می رسد که مدل های ساده تجربی ارائه شده قادر است منحنی مشخصه آب خاک را با دقت قابل قبولی تخمین بزند.