تخمین ضرایب هیدرودینامیکی نفوذ آب در خاک با استفاده از بهینهسازی معادلات نفوذ SCS و Horton
نویسندگان
1 استادیار، گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان
2 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بینالمللی امام خمینی (ره)، قزوین
3 دانشیار، گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه بینالمللی امام خمینی (ره)، قزوین
doi
10.22059/ijswr.2018.256348.667893چکیده
تعیین ضرایب معادلههای نفوذ با دقت مناسب، یکی از مسائل مهم در برنامهریزیهای آبیاری است. معمولاً برای تعیین این ضرایب از روش آزمایش استوانههای مضاعف استفاده میشود که این روش تنها بُعد هیدرواستاتیکی و نقطهای نفوذ را در برمیگیرد. در این تحقیق، از جویچهای با مقطع سهمی شکل، طول 50 متر، عمق متوسط 12 سانتیمتر و شیب 02/0 بهمنظور شبیهسازی یک نهر آبیاری استفاده شد. سه آزمایش با بازههای طولی 7/4، 20 و 40 متر و دبی ورودی 02/0± 6/0 لیتر بر ثانیه با سه تکرار انجام شد. از این میان برای هریک از بازههای طولی، یک آزمایش با حداقل خطای اندازهگیری انتخاب شد. برای تعیین ضرایب معادلات نفوذ، پس از برداشت هیدروگرافهای ورودی و خروجی آبراهه با استفاده از فلوم اندازهگیری جریان، هیدروگرافهای خروجی از روشهای هیدرولیکی ماسکینگام-کونژ، اینرسی صفر و موج سینماتیک روندیابی شدند.در نهایت مقادیر دبی نفوذ با توجه به سطح مقطع متوسط جریان در بازه طولی موردبررسی و لحاظ کردن معادلات نفوذ SCS و هورتون تعیین شدند. هیدروگرافهای محاسباتی از اختلاف بین هیدروگرافهای خروجی روندیابی شده و دبیهای نفوذ بهدستآمد. در نهایت با استفاده از روش حداقل مربعات (LSM) برای هیدروگرافهای خروجی مشاهداتی و محاسباتی، تابع هدف استخراج گردید. نتایج نشان داد که مقدار متوسط خطای نسبی بین هیدروگرافهای خروجی مشاهداتی و محاسباتی از روش ارائهشده کمتر از 5 درصد است. با افزایش طول بازه مورد بررسی، مقادیر دبی نفوذ به دلیل کاهش هد استاتیکی آب، کاهش مییابند. راندمان مدل بر اساس معیار نش-ساتکلیف در تمامی طولها بیش از 90 درصد بود که دلالت بر این دارد که استفاده همزمان از معادله هورتون و روش روندیابی اینرسی صفر بهترین نتایج را ارائه میکند.