Developing a code for quantifying the hydraulic functions of unsaturated soils and comparing them

Rasoulzadeh, Ali (2008) Developing a code for quantifying the hydraulic functions of unsaturated soils and comparing them. University of Mohaghegh Ardabili.

[img] Text
Rasoulzadeh.pdf

Download (473kB)

Abstract

Agriculture is the highest consumer of water resources in Iran. Soil water models play a vital role in agriculture in terms of estimating water use, water allocation and current water status at a given scale. Modeling water flow and solute transport in vadose zone requires knowledge of soil hydraulic properties, which are soil water retention and unsaturated hydraulic conductivity curves. This study was carried out to evaluate the performance and suitability of some published soil water retention equations (Brooks and Corey, van Genuchten and Dexter equations). This objective was examined by writing and developing a code based on Levenberg-Marquart optimization algorithm for inverse modeling to estimate parameters of mentioned soil water retention functions using C++ programming language. The code was used to address two specific issues. First, it was used to estimate soil water retention functions parameters (Brooks and Corey, Van Genuchten and Dexter equations). Second, correlation of parameters, sensitivities and parameter standard error were obtained for evaluation of parameters estimation uncertainty. The results showed that the Dexter and van Genuchten equations mimic soil water retention curve better than Brooks and Corey equation. The 95% confidence limits (lower and upper values) were in a narrow range and indicated that the estimation was sensitive to all parameters. The correlation matrix for the van Genuchten and Brooks and Corey equations showed that the parameters of these equations were almost completely inter-dependent while the parameters of Dexter equation were relatively low inter-dependent.

Item Type: Other
Persian Title: توسعه کدکامپيوتری جهت تعيين توابع هيدروليکی خاک های غير اشباع و مقايسه آنها
Persian Abstract: بخش کشاورزی بیشترین مصرف منابع آب را در ایران دارد. مدلهای آبِ خاک نقش حیاتی در برآورد آب مورد استفاده و تخصیص آب بازی می کنند. مدل کردن آب و املاح در منطقه غیر اشباع مستلزم دانستن خصوصیات هیدرولیکی خاک مانند منحنی مشخصه آبِ خاک و هدایت هیدرولیکی غیر اشباع می باشد. این مطالعه برای ارزیابی قابلیت اجرا و مناسب بودن بعضی از معادلات منحنی مشخصه آبِ خاک (معادلات بروکز و کوری، وان گنوختن و دکستر) انجام پذیرفت. این هدف با نوشتن و توسعه کدی براساس الگوریتم بهینه سازی مارکوارت- لونبرگ در زبان برنامه نویسی C++ برای روش معکوس جهت برآورد پارامترهای معادلات منحنی مشخصه فوق الذکر مورد آزمون قرار گرفت. کد نوشته شده برای بررسی دو موضوع استفاده گردید. ابتدا کد برای برآورد پارامتر های توابع منحنی مشخصه آبِ خاک (بروکز و کوری، وان گنوختن و دکستر) بکار برده شد. سپس همبستگی بین پارامترها، حساسیت و حدود اطمینان برای ارزیابی عدم اطمینان پارامترهای برآورد شده محاسبه گردید. جهت مقایسه¬ي منحنی های مشخصه آبِ خاک از محك¬هاي آماري میانگین خطای مطلق (MAE)، ضریب کارآیی اصلاح شده (E') و شاخص مطابقت اصلاح شده (d') استفاده گردید. نتایج نشان داد مقدار متوسط MAE برای مدل دکسترکمترین مقدار ( cm3.cm-30036/0) می باشد. در مقایسه با مدل دکستر، متوسط مقدار محک آماری MAE برای مدل های وان گنوختن و بروکز و کوری به ترتیب cm3.cm-3 0047/0 و cm3.cm-3 0145/0 بدست آمد. نتایج آزمون توکی نشان داد محک های آماری MAE، E' و d' برای مدل های وان گنوختن و دکستر در سطح احتمال یک درصد اختلاف معنی داری ندارند در حالیکه این مدل ها با مدل بروکز و کوری اختلاف معنی داری (P<0.01) نشان دادند. لذا می توان نتیجه گرفت معادلات دکستر و وان گنوختن منحنی مشخصه آبِ خاک را بهتر از معادله بروکز و کوری شبیه سازی می کند. حدود اطمینان 95 درصد در محدود باریکی قرار داشت که حاکی از حساسیت مدل به تمام پارامترها برآورد شده بود. ماتریس همبستگی نشان داد پارامتر های معادلات وان گنوختن و بروکز وکوری کاملاٌ با هم همبستگی دارند در حالی که پارامترهای معادله دکستر همبستگی نسبتاً کمتری داشتند.
Subjects: Research Projects
Divisions: Subjects > Faculty of Agricultural Sciences & Natural Resources > Department of Soil Engineering
Faculty of Agricultural Sciences & Natural Resources > Department of Soil Engineering
Date Deposited: 10 Jun 2019 06:31
Last Modified: 10 Jun 2019 06:31
URI: http://repository.uma.ac.ir/id/eprint/8098

Actions (login required)

View Item View Item