ارزیابی کارآیی مدل ها در توصیف توزیع اندازه ذرات خاک در منطقه سد سیستان

تعداد 134صفحه فایل word قابل ویرایش

ارزیابی کارآیی مدل­ها در توصیف توزیع اندازه ذرات خاک در منطقه سد­ سیستان

چکیده

توزیع اندازه ذرات اولیه (PSD) یکی از ویژگی‌های بسیار مهم فیزیکی خاک است که در برآورد خصوصیات هیدرولیکی خاک، مانند منحنی رطوبتی و هدایت آبی اشباع و غیراشباع، کاربردی وسیع دارد. تعیین درصد یا نسبت سه جزء اصلی خاک (شن، سیلت و رس) اطلاعات کاملی در مورد توزیع اندازه ذرات خاک در اختیار قرار نمی‌دهد. انجام آزمایش دانه‌بندی خاک نیز کاری وقت‌گیر است. به همین دلیل  می‌توان از مدل‌های ریاضی PSD برای پیش‌بینی منحنی دانه‌بندی خاک استفاده کرد. در طول دهه اخیر مدل‌های ریاضی متعددی که مبتنی بر فرضیات متفاوتی برای ارتباط بین جرم و اندازه ذرات می‌باشند، با هدف توصیف منحنی توزیع اندازه ذرات خاک معرفی و استفاده شده‌اند. یک مدل ریاضی مناسب باید PSD را آن قدر دقیق توصیف کند که تفاوت بین داده‌های مشاهده‌ای و تخمینی را به حداقل برساند. هدف این پژوهش بررسی تغییرات منحنی دانه‌بندی خاک در اراضی سد سیستان و دقت مدل‌های PSD در پیش‌بینی منحنی دانه‌بندی خاک منطقه می‌باشد. بدین منظور پس از جمع‌آوری 113 نمونه خاک مختلف و تعیین منحنی دانه‌بندی آن‌ها به کمک آزمایش دانه‌بندی (الک و هیدرومتری)، 6 مدل PSD مختلف شامل مدل‌های جکی، لاگ نرمال ساده، گمپرتز، نرمال، شیوزاوا و کمپل و مدل چهار پارامتری فردلاند بر داده‌های تجربی برازش داده شدند. دقیق‌ترین مدل‌ها یک بار برای کل داده‌ها و یک برای برای هر گروه بافتی بر اساس معیارهای ارزیابی خطا انتخاب شدند. نتایج نشان داد که برای تمامی نمونه‌های خاک انتخاب شده و نیز در گروه‌های بافتی مختلف، مدل چهار پارامتری فردلاند دارای بالاترین دقت برازش بود. با توجه به اینکه تغییرات خاک منطقه در دامنه محدودی رخ می‌دهد نتایج برای گروه‌های بافتی مختلف مشابه بود. مدل لاگ نرمال ساده و مدل شیوزاوا و کمپل نیز ضعیف‌ترین برازش را داشتند که می‌توان با توجه به عملکرد مناسب این خاک‌ها در خاک های رسی، عامل بافت غالب منطقه (بافت لومی و شنی) را بر این عملکرد تا حد زیادی مؤثر دانست. همچنین از نتایج به دست آمده می‌توان نتیجه گرفت که افزایش پارامترهای یک مدل می‌تواند سبب افزایش دقت برازش شود، اما این بدان معنا نیست که هر مدلی که پارامترهای بیشتری دارد لزوماً دارای دقت برازش بالاتری نیز است.

واژگان کلیدی: توزیع اندازه ذرات، مدل جکی، مدل فردلاند، مدل لاگ نرمال ساده، مدل نرمال، مدل گمپرتز  مدل شیوازوا کمپل.