روش جدید برآورد پارامترهای هیدرولیکی با اندازه گیری رطوبت خاک در مزرعه

در این پژوهش، مقادیر رطوبت و دمای خاک در اعماق و زمان های مختلف با حل معادله ریچاردز با روش عددی صریح تفاضل های محدود در محیط برنامه نویسی Visual Studio C# نوشته شد. برای برآورد پارامترهای هیدرولیکی خاک شامل av و nv (ضرایب معادله ون گنوختن) و Ks (هدایت هیدرولیکی اشباع)، پس از مرطوب کردن نیم رخ خاک، مقادیر رطوبت و دما در اعماق مختلف به ترتیب توسط دستگاه TDR و دستگاه ثبات اندازه گیری گردید. با بهینه نمودن یک پارامتر و ثابت منظور کردن بقیه پارامترها، تابع هدف (ریشه متوسط خطا بین مقادیر شبیه سازی شده و اندازه گیری شده رطوبت خاک) با روش نیوتن- رافسون به حداقل رسانیده شد. سپس، با جایگزینی مقدار بهینه شده این پارامتر، مشابه این کار برای پارامترهای دیگر انجام شد. بهینه کردن پارامترها تا تغییرات ناچیز تابع هدف تکرار شد. نتایج نشان داد که با استفاده از مدل (Soil Water Content and Temperature) SWCT، اندازه گیری رطوبت خاک و تهیه اطلاعات هواشناسی شامل مقادیر حداقل و حداکثر دما، فشار بخار هوا، بارندگی و تابش خورشیدی می توان عوامل هیدرولیکی خاک (پارامترهای معادله ون گنوختن) را بهینه نمود. در نهایت، طی سه فصل بهار، تابستان و پاییز سال 1394، مقادیر برآوردی و اندازه گیری شده رطوبت و دمای خاک تا عمق 70 سانتی متر، مورد مقایسه قرار گرفتند. مقادیر رطوبت خاک در اعماق 5، 35 و 70 سانتی متری با مقدار نرمال شده RMSE به ترتیب برابر 090/0، 096/0 و 056/0 و دمای خاک در اعماق 5، 15 و 25 سانتی متری با RMSE به ترتیب برابر 0/2، 175/1 و 5/1 درجه سانتی گراد در سطح مطلوب واسنجی شدند. در این پژوهش، مقادیر ضرایب هیدرولیکی خاک در مقایسه با سایر مدل های پیشین، در محدوده وسیع تری از رطوبت بین حالت اشباع تا هواخشک برآورد گردید.