ارزیابی حساسیت داده‌گواری رطوبت خاک به تعداد عمق‌های نمونه‌برداری و فواصل زمانی بین اندازه‌گیری‌ها با استفاده از حل عددی معادله ریچاردز

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری تخصصی مهندسی آب-آبیاری و زهکشی، گروه مهندسی و مدیریت آب دانشکده کشاورزی دانشگاه تربیت مدرس

2 گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی، خراسان رضوی، ایران.

3 گروه مهندسی و مدیریت آب دانشگاه تربیت مدرس

4 موسسه تحقیقات فنی مهندسی کشاورزی کرج

5 سازمان پژوهش‌های علمی و صنعتی مشترک المنافع، کانبرا، استرالیا.

doi
10.22092/idser.2024.363852.1562
چکیده

روش ­های گوناگونی برای به­دست آوردن رطوبت خاک در عمق ریشه توسعه یافته ­اند که از آن جمله می ­توان به استفاده از حسگرهای اندازه­ گیری رطوبت خاک یا به مدل ­های شبیه ­سازی رطوبت خاک اشاره کرد. هر یک از روش ­ها مزایا و معایب خود را دارد. علم  داده گواری به مجموعه روش ­هایی اطلاق می­­شودکه در آن به­ صورت توام از مدل­های مبتنی بر فیزیک پدیدۀ مورد مطالعه و مشاهدات اندازه­ گیری شده از آن استفاده می ­گردد تا تخمین دقیق‌تری از پدیدۀ مورد مطالعه به­ دست آید. در پژوهش حاضر، امکان کاهش تعداد عمق­ های اندازه ­گیری رطوبت توسط حسگرهای رطوبت سنج خاک در عمق و افزایش فاصلۀ زمانی بین دو برداشت اطلاعات متوالی از حسگرهای رطوبت ­سنج آن ها، با استفاده از داده­گواری به کمک فیلتر کالمن همادی بررسی شد. داده‌های مورد نیاز مدل سازی از دو مزرعۀ چغندرقند و دو مزرعۀ ذرت علوفه‌ای در منطقۀ جوین در استان خراسان رضوی در بازۀ زمانی اردیبهشت تا آبان 1399 به‌صورت میدانی برداشت شد. نتایج پژوهش مبین آن بود که سناریوهای داده ­گواری با استفاده از فیلتر کالمن همادی توانسته ­اند با استفاده از مشاهدات با فاصله ­های زمانی طولانی‌تر به سطح مناسبی از دقت برسند و مجموع قطر ماتریس کوواریانس شبیه­ سازی را در مقایسه با شبیه‌سازی سیستم بدون داده‌گواری 61 تا 86 درصد کاهش دهند. nRMSD رطوبت خاک برای عمق لایۀ توسعۀ ریشه، در مقایسه با شبیه‌سازی سیستم بدون داده‌گواری، از 0/04 تا 0/12 کاهش یافت. مقایسۀ نتایج سناریوهای داده­ گواری نشانگر آن بودند که با انتخاب مناسب تعداد عمق­ های مشاهدات، امکان دستیابی به تخمینی از رطوبت خاک با دقت مناسب، با استفاده از حداقل تعداد حسگرهای رطوبت خاک فراهم است.