Investigation of cattle manure effect on soil hydraulic properties by inverse method

Yaghoubi, Ali and Rasoulzadeh, Ali and Kanooni, Amin and Asghari, Shokrollah (2010) Investigation of cattle manure effect on soil hydraulic properties by inverse method. Other thesis, University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text
پایان نامه.pdf

Download (607kB)
Official URL: http://uma.ac.ir/

Abstract

The objective of this study is to evaluate effect of cattle manure on soil hydraulic properties using inverse method. Cattle manure was applied at 0, 30, and 60 ton ha-1 at three replication in a completely random design. Applied inverse method was based on Levenberg-Marquart optimization algorithm to estimate hydraulic properties of soil in transient condition using C++ programming language along with forward model (HydroGeoSphere) as a numerical code. Commonly used functions incorporated in the HydroGeoSphere are those presented by van Genuchten (1980) and Brooks & Corey (1964). To evaluate effect of cattle manure, nine iron cylinders of 57 cm in inner diameter and about 40 cm in height were supplied for performance experiments. The cylinders were filled with Sandy clay loam soil of 30 cm in height. Twelve months after cattle manure application, artificial rainfall was applied at the top of experimental device using a rotary pump connected to a raindrop maker that produces water drop. Free drainage at the bottom of the experimental device was collected and measured using tipping bucket. First, the inverse model was used to estimate the saturated hydraulic conductivity (Ks), porosity (φ), and soil water retention function parameters of van Genuchten as well as Brooks& Corey (α, β, and θr ) which were unknown parameters in the unsaturated porous media (calibration period). Correlation and standard error of parameters were obtained to evaluate of parameters for estimation of uncertainty. In validation period, HydroGeoSphere is run alone to simulate free drainage using estimated hydraulic propertied obtained from calibration period to test the predictive capability of the calibrated models. The results showed that β and he (air entry of Brooks& Corey function) decreased significantly (P<0.05) and porosity, saturated hydraulic conductivity, residual water content and α increased with application 30 and 60 ton ha-1 cattle manure. Statistical criteria showed that the Richards' equation along with van Genuchten's retention function mimics free drainage better than Brooks& Cory's retention function.

Item Type: Thesis (Other)
Persian Title: بررسي اثر کود گاوي بر خصوصيات هيدروليکي خاک با روش معکوس
Persian Abstract: هدف از اين پژوهش بررسي اثر کودگاوي بر خصوصيات هيدروليکي خاک با روش معکوس مي¬باشد. اين طرح با سه تيمار افزايش کودِ گاوی ( صفر، 30 و 60 تن در هکتار) با سه تکرار و در قالب طرح کاملاً تصادفي اجرا شد. روش معکوس استفاده شده در اين تحقيق، براساس الگوريتم بهينه¬سازي لونبرگ- مارکوارت براي تخمين ويژگي-هاي هيدروليکي خاک در شرايط غيرپايدار با زبان برنامه¬نويسي C++نوشته شده وهمراه با مدل پيشرو هايدروژئوسفر بعنوان کد عددي اجرا شد. توابع هيدورليکی مورد استفاده در کد هايدروژئوسفر، معادلات ارائه شده توسط وان¬گنوختن (1980) و بروکز و کوري (1964) می¬باشد. به منظور بررسي اثر کودِ گاوي، 9 استوانه آهني به ترتيب با قطر داخلي و ارتفاع 57 و 40 سانتي¬متر ساخته شد. استوانه¬ها با يک خاک لوم¬رسي¬شني تا ارتفاع 30 سانتي¬متر پر شدند. دوازده ماه بعد از افزودن کودِ گاوي، در بالاي مدل فيزيکي با استفاده از يک پمپ روتاري متصل به باران¬سازکه قطرات آب توليد می¬کرد، بارش مصنوعی ايجاد گرديد. ميزان زهکشي آزاد، از پايين مدل فيزيکي در يک ظرف آب جمع¬آوري و اندازه¬گيري شد. ابتدا مدل معکوس براي تخمين هدايت هيدروليکي اشباع (Ks)، تخلخل (φ) و پارامتر¬هاي منحني مشخصه آبِ خاک وان¬گنوختن و بروکز و کوري (α، β و rθ) که پارامتر¬هاي مجهول در محيط متخلخل غيراشباع مي¬باشند، استفاده گرديد (مرحله واسنجي). همبستگي، حساسيت و خطای استاندارد پارامتر¬ها، براي ارزيابي عدم اطمينان پارامتر¬هاي تخميني بدست آمد. در مرحله اعتبارسنجی، به منظور سنجش توانايي مدل واسنجی شده، کد هايدروژئوسفر بدون استفاده از مدل معکوس، با بکارگيری مشخصات هيدروليکی تخمين زده شده در مرحله واسنجی، براي شبيه¬سازي زهکشي آزاد اجرا شد. نتايج نشان داد با کاربرد 30 و 60 تن بر هکتار کودگاوي β و he (مکش ورود هوا در معادله بروکز و کوري) بطور معني¬داري کاهش (05/0P<) و تخلخل، هدايت هيدروليکي اشباع، رطوبت باقيمانده و α افزايش يافت. محک¬های آماري نشان داد، معادله ريچاردز همراه با معادلات منحني مشخصه آبِ خاک و هدايت هيدوليکی غير اشباع وان¬گنوختن نسبت به بروکز و کوري زهکشی آزاد را بهتر شبيه¬سازی می¬کند.
Supervisor:
SupervisorE-mail
Rasoulzadeh, AliUNSPECIFIED
Advisor:
AdvisorE-mail
Kanooni, AminUNSPECIFIED
Asghari, ShokrollahUNSPECIFIED
Subjects: Faculty of Agricultural Sciences & Natural Resources > Department of Soil Engineering
Divisions > Faculty of Agricultural Sciences & Natural Resources > Department of Soil Engineering
Divisions: Subjects > Faculty of Agricultural Sciences & Natural Resources > Department of Soil Engineering
Faculty of Agricultural Sciences & Natural Resources > Department of Soil Engineering
Date Deposited: 02 Jul 2019 04:13
Last Modified: 02 Jul 2019 04:13
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/7204

Actions (login required)

View Item View Item