Iranian Journal of lrrigation and Drainage No., Vol. 8, Mar-Apr 04, p. 7-35 7-35. نشريه آبياري و زهكشي ايران شماره جلد 8 فروردين - ارديبهشت 393 ص ارزيابي انواع روشهاي اندازهگيري برآورد هدايت هيدروليكي خاك (مطالعه موردي: منطقه مشهد) 3 * سيد مجيد هاشمينيا حسين شريفان كامران داوري تاريخ دريافت: 39/9/6 تاريخ پذيرش: 39// چكيده يكي از پارامترهاي مهم در طراحي سيستمهاي زهكشي و تخمين جريان آب درخاك ضريب هدايت هيدروليكي خاك ميباشد. در مناطقي كه سطح آب زيرزميني در محدوده فعاليت ريشه باشد معمولا از روشهاي متداولي نظير چاهك ارنست چاهكهاي مضاعف و روش پيزومتري براي تعيين هدايت هيدروليكي خاك در زير سطح ايستابي استفاده ميشود. در بالاي سطح ايستابي روشهايي نظير پمپاژ به چاهك چاهك معكوس پرمامتر گلف و... وجود دارد كه متداولترين آنها روش چاهك معكوس ميباشد. در شرايط آزمايشگاهي روشهاي بار ثابت و بار افتان انجام ميشود و يك سري مدلهاي كامپيوتري براي تخمين اين ضريب نيز اراي ه شدهاست. هدف از انجام اين تحقيق بررسي مقادير هدايت هيدروليكي اندازهگيري شده در مزراع تحقيقاتي دانشكده كشاورزي دانشگاه فردوسي مشهد به روشهاي صحرايي (روش چاهك وارونه) و آزمايشگاهي (روش بارافتان) و مدلهاي كامپيوتري و مقايسه نتايج بهدست آمده از اين روشها با روش پمپاژ به چاهك بود. نتايج نشان داد كه مقادير K بهدست آمده از روش چاهك وارونه حدود %50 بيشتر از مقادير K اندازهگيري شده به روش پمپاژ به چاهك بوده و اين نسبت براي مقادير K بهدست آمده از روش آزمايشگاهي حدود نصف و مدل- هاي كامپيوتري Rosetta و Retc نيز به ترتيب %68 و %65 بود. از سوي ديگر با توجه به درصد اختلاط ذرات معدني خاك مدل Rosetta نسبت به مدلRetc مقادير K را نزديكتر به مقادير روش پمپاژ به چاهك برآورد كرد. همچنين بر اساس بافت خاك مدلهاي Rosetta و Retc در بعضي از چاهكها نتايج خوبي را اراي ه نكردند. واژههاي كليدي: هدايت هيدروليكي پمپاژ به چاهك چاهك وارونه بار افتان مدلهاي Retc Rosetta مشهد مقدمه هدايت هيدروليكي يكي ازمهمترين مشخصههاي هيدروديناميك خاك است كه در محاسبه فواصل زهكشهاي زيرزميني و ارزيابي جريان آب زيرزميني مورد توجه قرار ميگيرد. در مطالعات زهكشي بسته به موقعيت سطح ايستابي و لايه غيرقابل نفوذ نسبت به عمق فعاليت ريشه روشهاي مختلفي براي اندازهگيري صحرايي هدايت هيدروليكي (K) خاك وجود دارد كه اساس كارآنها بر اندازهگيري سرعت جريان آب در خاك استوار است. هر چند مباني علمي و روش- ه يا فني اندازهگيري هدايت هيدروليكي در حدود متعارف خود شناخته شده و در منابع مختلف توضيحات كلي در مورد آن داده شده است اما همواره اين روشها داراي نقاط ضعف و قوت ميباشند. تجربه نشان داده است كه افراد مختلف متناسب با برداشتها و استنباطهايي كه ازاين منابع بهدست ميآورند روشهايي را به- كارميبرند كه بالقوه ممكن است به نتايج متفاوتي برسند (وزارت نيرو 375). دركليه پروژههاي آبياري و زهكشي هدايت هيدروليكي در زيرسطح اشباع بايد تعيين گردد ولي ممكن است درمواردخاص اين ضريب در بالاي سطح ايستابي مطالعه و بررسي شود در اين صورت اندازهگيري آن در شرايط محلي گاهي دشوار است و به و سايل مخصوص و افراد ورزيده نياز دارد. در مناطقي كه سطح آب زيرزميني در محدوده فعاليت ريشه باشد معمولا از روشهاي متداولي نظير چاهك چاهكهاي مضاعف و روش پيزومتري براي تعيين هدايت هيدروليكي خاك در زير سطح ايستابي استفاده ميشود ) نقل از حبيب زاده آذر و - عضو هيي ت علمي گروه مهندسي آب دانشكده كشاورزي دانشگاه فردوسي مشهد - دانشيار گروه مهندسي آب دانشگاه علوم كشاورزي و منابع طبيعي گرگان 3- دانشيار گروه مهندسي آب دانشكده كشاورزي دانشگاه فردوسي مشهد *) - نويسنده مسي ول: ( Email: hasheminia@yahoo.com
8 نشريه آبياري و زهكشي ايران شماره جلد 8 فروردين - ارديبهشت 393 همكاران 387) و درشرايط بالاي سطح ايستابي روشهايي نظير پمپاژ به چاهك چاهك معكوس پرمامتر گلف و... وجود دارد. در بين روشهاي فوق روش پمپاژ به چاهك داراي دقت نسبتا بالايي است. اساس اين روش ثابت نگهداشتن سطح آب در داخل چاهك و اندازهگيري ميزان آب نفوذ يافته از چاهك به اطراف ديواره چاهك ميباشد و از معايب اين روش طولاني بودن زمان نياز به آب فراوان و صرف هزينه بالا براي انجام آزمايش است لذا در بسياري از كارهاي مشاورهاي و اجرايي از اين روش كمتر استفاده شده و يا فقط براي كنترل ضرايب هيدروليكي بهدست آمده از ساير روشهاي صحرايي بهكار مي- رود. در حاليكه يكي از متداولترين روشهاي صحرايي كه بيشتر بهكار ميرود روش چاهك معكوس است. در روش چاهك معكوس كه به روش پورشه هم معروف است با استفاده از اوگر دستي چاهكي در مزرعه حفر و سپس چاهك تا سطح دلخواه پر از آب شده و افت سطح آب داخل چاهك نسبت به زمان اندازهگيري ميشود. دراين روش آزمايش تا زماني ادامه مييابد كه هدايت هيدروليكي خاك به مقدار ثابتي رسيده باشد. از مزاياي اين روش كوتاه بودن زمان لازم براي انجام آزمايش ميباشد (987.(Luthin, از سوي ديگر يكسري مدلهاي كامپيوتري نظير Rosetta Retc و... نيز براي تخمين هدايت هيدروليكي اراي ه شدهاند كه در اين مدلها با توجه به نوع بافت خاك و يا درصد اختلاط ذرات در نمونه خاك مزرعه ميتوان هدايت هيدروليكي (ضريب آبگذري) را تخمين زد. موسوي و حاجيان ( 37 )روشهاي صحرايي پمپاژ به داخل چاهك چاهك وارونه نفوذ در حوضچه و پرمامترگلف را براي تعيين ضريب هدايت هيدروليكي غيراشباع خاك در منطقه رودشت اصفهان با يكديگر مقايسه كردند. كاوه (368) هدايت هيدروليكي اندازهگيري شده با استفاده از روش چاهك وارونه را با هدايت هيدروليكي تخميني از روي بافت خاك مقايسه كرد. كشكولي (37) خصوصيات هيدروليكي خاك در بالاي سفره آب زيرزميني را بهروش گلف اندازهگيري نمود. نتايج اين تحقيقات نشان دادكه با اين روش ميتوان بهطور همزمان هدايت هيدروليكياشباع صحراي ي ضريب جذبي و رابطه هدايت هيدروليكي با مكش رطوبت خاك را تعيين نمود.كشكولي و مختاران (383) جهت تعيين سريع هدايت هيدروليكي اشباع در بالاي سطح ايستابي در يك خاك با بافت متوسط آناليزهاي تك عمقي پرمامترگلف را مورد ارزيابي قرار دادند. نتايج نشان داد كه با انجام آزمايش گلف با استفاده از آناليز دوعمقي ميتوان ضرايبي نظير هدايت هيدروليكي اشباع و پارامترهاي مربوط به خاك غيراشباع را بهطور همزمان بهدست آورد. مشعل و همكاران (385) بااستفاده از آناليز دوعمقي گلف عوامل مو ثر در بهبود اندازهگيري هدايت هيدروليكي اشباع خاك را بررسي نمودند. نتايج نشان داد كه با افزايش نسبت دوعمق تعداد مقادير K منفي كاهش يافت بهطوريكه درنسبتهاي بزرگتراز تقريبا 70 % از نتايج آزمايشها منطقي و غيرمنفي شد. حيدرپور و محمدزاده (385) ضريب هدايت هيدروليكي بهدست آمده از روش چاهك معكوس و روش پمپاژ به داخل چاهك را در منطقه اهواز مقايسه كردند. نتايج بهدست آمده از دو روش فوق نشان داد كه روش چاهك معكوس به- طور متوسط مقادير ضريب هدايتهيدروليكي را 56 درصد بيشتر از روش پمپاژ بهداخل چاهك برآورد مينمايد. پايه و اساس اغلب روش- هاي صحرايي متداول مبني بر دستيابي به جريان پايا ميباشد (985 Elrick,.(Reynolds & لزوم دستيابي به جريان پايا در اين روشها استفاده از آنها را در خاكهايي با بافت سنگين و با هدايت هيدروليكي كم محدود ميكند زيرا ايجاد جريان پايا در اين خاكها زمان زيادي را ميطلبد (990 Elrick,.(Reynolds & در خاك- هايي با بافت سنگين ميتوان با استفاده از جريان انتقالي(غير پايا) هدايت هيدروليكي اشباع را در مدت زماني كوتاه اندازهگيري كرد (998 al,.(odell et باگارلو و همكاران براي اندازهگيري سريع هدايت هيدروليكي در خاكهايي با بافت سنگين روش بارافتان ساده شده را پيشنهاد كردند( 007 al,.(bagarello et اين روش به حجم آب كمي نياز دارد و حمل و نقل تجهيزاتش آسان است. در مطالعاتي كه تاكنون انجام شدهاست نتايج حاصل از روش SFH در برآورد هدايت هيدروليكي اشباع مشابه نتايج حاصل از ساير روشهاي آزمايشگاهي (روش بار ثابت فالو و همكاران 994) و صحرايي (روش نفوذسنج تك حلقهاي( PI ) Elrick, 990 Reynolds & Sgroi,006 (Bagarello et al,007, Bagarello & بوده است. از سوي ديگر درزي و همكاران (385) در تحقيق خود در مزرعه تحقيقاتي دانشكده كشاورزي ابوريحان به اين نتيجه رسيدند كه بين مقادير هدايت هيدروليكي برآورد شده از روشهاي چاهك وارونه و نتايج روشهاي دو عمقي تك عمقي و رگرسيون پايهاي ريچاردز تفاوت معنيداري وجود دارد و تنها در صورتي كه نتايج بهدست آمده از روشهاي مذكور در ضريب 3 ضرب شود معادل نتايج روش چاهك وارونه خواهد بود. حبيبزاده آذر و همكاران (387) در مزرعه تحقيقاتي دانشگاه اروميه مقدار هدايت هيدروليكي از روشهاي چاهك وارونه و پرمامتر گلف را با يكديگر مقايسه كردند. نتايج نشان داد كه روش پرمامتر گلف مقدار K بيشتري نسبت به روش چاهك معكوس برآورد كردهاست. از سوي ديگر معتمدي و همكاران (386) در منطقه چنيبيه اهواز روشهاي چاهك معكوس و پمپاژ به چاهك را براي اندازه گيري K مورد مقايسه قرار دادند. بررسيهاي ايشان نشان - Simplified Falling Head(SFH)
ارزيابي انواع روشهاي اندازهگيري برآورد... 9 داد كه روش چاهك معكوس بهطور متوسط ضريب هدايت هيدروليكي را 44 درصد بيشتر از روش ديگر برآورد ميكند. علاوه بر اين بهترين رابطه بين ضريب هدايت هيدروليكي بهدست آمده از هردو روش يك رابطه خطي با ضريب همبستگي 0/98 بود. عليزاده و همكاران (387) در آزمايشي هدايت هيدروليكي اشباع را در مزرعه دانشكده كشاورزي كرج به دو روش بار افتان ساده شده (SFH) و استوانههاي مضاعف برآورد و نتايج را مورد بررسي قرار دادند. اختلاف 9/6 درصدي مقادير هدايت هيدروليكي اشباع بهدست آمده از دو روش همخواني نسبتا خوب نتايج اين دو روش را نشان داد. بنابراين هدف از انجام اين تحقيق ارزيابي روش صحرايي چاهك وارونه(پورشه) و روش آزمايشگاهي (بار افتان/بار ثابت) و همچنين مدلهاي تخمين هدايت هيدروليكي براي انواع مختلف بافت خاك بود. بدين منظور مقادير اندازهگيري شده به روش چاهك وارونه و آزمايشگاهي و همچنين مقادير برآورد شده اين پارامتر از مدل- هاي Rosetta و Retc با مقادير اندازهگيري شده اين ضريب از روش پمپاژ به چاهك ) هب عنوان روش استاندارد) مقايسه شدند. از سوي ديگر اين تحقيق در مزارع تحقيقاتي دانشكده كشاورزي دانشگاه فردوسي مشهد انجام شد. مواد و روشها تحقيق حاضر در مزارع شماره و و پرديس دانشگاه فردوسي مشهد و يكي از مزراع در ناحيه جنوبغربي مشهد انجام شد. قابل ذكر است كه عمق خاك زراعي در مزرعه شماره برابر يك متر در مزرعه شماره بين تا /5 متر و در مابقي اراضي بيش از اين هم ميرسيد. از سوي ديگر بافت خاك در اكثر نقاط بين لوم شني تا لوم سيلتيمتغير بود. در اين تحقيق براي 9 نقطه مختلف در مزرعه شماره 5 نقطه مختلف در مزرعه شماره و 3 نقطه در اراضي كشاورزي پرديس دانشگاهو 3 نقطه در مزرعه اطراف مشهد مقادير هدايت هيدروليكي خاك در شرايط بالاي سطح ايستابي و به روشهاي پمپاژ به چاهك چاهك وارونه و بار افتان/ بار ثابت اندازهگيري شد. بهعلاوه اين ضريب با توجه به درصد اختلاط ذرات معدني در خاك و با استفاده از مدلهاي Rosetta و Retc برآورد گرديد. روش پمپاژ به چاهك از اين روش در شرايطي كه سطح ايستابي و لايه غيرقابل نفوذ هر دو پاي ينتر از محدوده ريشه گياه باشند استفاده ميگردد. اساس اين روش عبارت است از اندازهگيري حجم آبي كه بهصورت افقي وارد چاهي ميشود كه سطح آب در داخل آن بهوسيله يك شير شناور اتوماتيك ثابت نگه داشته شدهاست (شكل ). آزمايش بايد تا اشباع شدن كامل خاك اطراف چاهك و ثابت شدن دبي آب از مخزن ادامه يابد و سپس ضريب آبگذري خاك محاسبه شود. در اين روش بسته به موقعيت سطح ايستابي نسبت به سطح آب در چاهك با استفاده از يكي روابط زير ضريب آبگذري محاسبه ميشود. h h ln r r () 3h =< Tuحالت اول: () h 3h >Tu>= حالت دوم: K 440. Q h 3 ln h K 440 r. h T Q U روش چاهك وارونه در روش چاهك وارونه (پورشه) با توجه به اينكه نفوذ آب در چاهك عمدتا از ديواره و مقداري هم از كف آن صورت ميگيرد معادله اين روش عبارتست از:.5 r log K h r log h r t t ( 3) در صورتيكه نمودار تغيرات لگاريتمي /r+ h t (محور عمودي) در مقابل زمان (t محور افقي) رسم شود شيب خط حاصله برابر (a) tan خواهد بود كه K.5r.tan( a) (4) كه در معادلات فوق K= ضريب هدايت هيدروليكي خاك h= عمق آب در چاهك r= شعاع چاهك و t زمان Q= دبي پمپاژ شده به چاهك =Tu فاصله سطح ايستابي داخل چاهك تا لايه محدودكننده D= عمق چاهك ميباشد. شكل - روش پمپاژ به چاهك
30 نشريه آبياري و زهكشي ايران شماره جلد 8 فروردين - ارديبهشت 393 شكل - نحوه قراي ت تغييرات موقعيت سطح ايستابي داخل چاهك نسبت به زمان روش آزمايشگاهي بار افتان و ثابت در اين آزمايش مطابق شكل (3) پس از نمونهگيري خاك توسط سيلندر و انتقال آن به آزمايشگاه مقادير حجم آب خارج شده و افت سطح آب در داخل مانومتر در مدت زمان معين اندازهگيري شده و با استفاده از معادلههاي (5 و 6) مقدار هدايت هيدروليكي به روش بار افتان و يا بار ثابت بهدست آمد. شكل 3- دستگاه بار افتان براي اندازهگيري هدايت هيدروليكي در آزمايشگاه.3. a. L log h K At. K V. L o At.. H h ( 5) ( 6) كه در اين معادلات K= هدايت هيدروليكي خاك L= ارتفاع نمونه خاك داخل سيلندر a= سطح مقطع مانومتر A= سطح مقطع نمونه خاك h و h= ارتفاع سطح آب در دو زمان مشخص t و t (در معادله 5 ) : V 0 حجم آب جمع شده در استوانه در زمان t : H اختلاف ارتفاع هيدروليكي (در معادله 6) وt = مدت زمان انجام آزمايش است. مدلهاي كامپيوتري مدلهاي كامپيوتري Rosetta و Retc براي تخمين ضريب آبگذري اراي ه شدهاند. اين دو مدل بر اساس اطلاعات مربوط به بافت خاك درصد اختلاط ذرات معدني مواد آلي درون خاك و وزن مخصوص ظاهري خاك ميباشند. در گزينه درصد اختلاط از روش شبكههاي عصبي استفاده ميشود. بنابراين پس از مشخص شدن نقاط مورد نظر در مزرعه توسط اوگر چاهكهايي به عمق تقريبي 0/8 /0- متر و به شعاع 3/5 سانتيمتر حفر شدند. لذا براي هريك از روشهاي مورد نظر بدينگونه عمل شده كه پس از حفاري و حصول اطمينان از اشباع شدن خاك اطراف چاهك در روش پمپاژ به چاهك سعي بر ثابت نگه داشتن سطح ايستابي داخل چاهك شده و با قراي ت دبي ورودي نسبت به زمان و با استفاده از معادله مربوطه (معادله براي حالت دوم) هدايت هيدروليكي به روش پمپاژ به چاهك برآورد گرديد. از سوي ديگر در روش چاهك وارونه نيز براي آخرين بار به- داخل چاهك آب ريخته و مطابق شكل () پاي ين رفتن سطح آب داخل چاهك نسبت به زمان ثبت شد. لازم به ذكر است پس از تجهيز چاهكها آزمايش چاهك معكوس سه بار متوالي انجام شد. سپس نمودار مقادير لگاريتمي (h+r/) در مقابل زمان ترسيم و از اتصال نقاط به يكديگر يك يا چند خط بهدست آمد. با توجه به اين خطوط شكسته بهترين آنها انتخاب و نقاط ابتدايي و انتهايي آنها بهعنوان زمانهاي مبنا در معادله (3) بهكار بردهشد. سپس با توجه به اين نمودار و معادله مربوطه (معادله 3 يا 4) مقادير هدايت هيدروليكي در نقاط مورد نظر برآورد شد. براي برآورد K بهروش آزمايشگاهي در نقاطي كه چاهك حفاري شده بود با استفاده از سيلندرهاي لبه تيز (به قطر 7 سانتيمتر) طوري از خاك نمونهبرداري شد كه تراكم و تخريب در نمونهها به حداقل ممكن برسد. در ادامه سطح خاك هر يك از نقاط انتخابي بهآرامي و بهوسيلهي يك كاردك تيز مسطح گرديد. براي كاهش احتمال خطاي حاصل از جريان تدريجي بين خاك و جداره سيلندر سطح خاك نزديك ديوارههاي سيلندر به وسيله يك ماله به آرامي حركت داده شد تا خاك با ديوارههاي سيلندر تماس داشته باشد. سپس مطابق شكل (3) شيلنگرابط مانومتر به ورودي سيلندر متصل گرديد و شيرهاي مربوطه باز شد تا حدي كه نمونه خاك داخل سيلندر به حد اشباع برسد. بعد از خارج شدن آب از خروجي سيلندر پارامترهاي مورد نياز در مدت زمان مورد نظر براي سه بار برداشت شدند. با قرار دادن اين پارامترها در معادله (5) براي روش بار افتان و معادله (6) براي بار ثابت مقدارK بهدست آمد. در نهايت با در اختيار داشتن درصدهاي اختلاط ذرات خاك در نمونههاي برداشت شده از چاهكها هدايت هيدروليكي با استفاده از مدلهاي Rosetta و Retc ضراي ب هدايت
ارزيابي انواع روشهاي اندازهگيري برآورد... 3 هيدروليكي خاكهاي منطقه مطالعاتي نيز تخمين زده شدند. براي ارزيابي مقادير هدايت هيدروليكي اندازهگيري شده به روشهاي صحرايي آزمايشگاهي و تخميني بهطريق مدل كامپيوتري نسبت به مقادير K بدست آمده به روش پمپاژ به چاهك از يكسري مشخصههاي آماري نظير خطا خطاي نسبي ريشه ميانگين مربعات خطا (RMSE) ضريب همبستگي (R) انحراف معيار عمومي (GSD) نسبت اختلاف (r) مقايسه نسبت به خط ايدهآل (:) همچنين براي بيبعدسازي مقادير خطا از RMSE نرمال (NRMSE) (برحسب درصد) استفاده شده است (طريقهي محاسبهي تعدادي از آنها در جدول آمده است). نتايج و بحث پس از انجام آزمايشهاي مورد نظر و برداشت دادههاي اندازه- گيري شده بهروشهاي پمپاژ به چاهك چاهك وارونه روش آزمايشگاهي و براي به حداقل رساندن خطا اينكار چند بار تكرار شد و متوسط آنها اراي ه و مورد بررسي قرار گرفت. همچنين با توجه به درصد اختلاط ذرات خاك در هريك از موقعيتها و با استفاده از مدلهاي مورد نظر ميزان هدايت هيدروليكي تخمين زده شد. در ادامه نتايج حاصله هريك از روشها نسبت به روش پمپاژ به چاه و با استفاده از مشخصههاي آماري و يكسري نمودار خاص مورد ارزيابي قرار گرفتند. ارزيابي روش چاهك وارونه نتايج ناشي از مقايسه مقادير K به روش چاهك وارونه با مقادير K به روش پمپاژ به چاهك نشان داد كه بهطور متوسط اختلاف ضريب هدايت هيدروليكي اندازهگيري شده حدود 0/8 متر بر روز بوده و كمترين اختلاف مربوط به چاهك شماره 5 در ناحيه پرديس و بيشترين اختلاف مربوط به چاهك شماره 3 واقع در مزرعه شماره بود. بهطوريكه مقدار K به روش چاهك وارونه بيشتر از مقدار K به روش پمپاژ به چاهك تخمين زده شده است و اين اختلاف بين %34 تا %74 بود همچنين روش چاهك وارونه بهطور متوسط براي 0 چاهك مورد نظر مقدارK را بهطور مجزا حدود %5 بيشتر از مقدار K به روش پمپاژ به چاهك برآورد كرده است در حاليكه حيدرپور و محمدزاده (385) اين مقدار را حدود %56 و معتمدي و همكاران (386) در تحقيق خود %44 برآورد كردهاند كه تطابق خوبي با نتايج تحقيق حاضر را نشان ميدهد. مقادير مشخصههاي آماري در انتهاي جدول آمدهاست. در شكل ( 4 سمت راست) نيز رابطه رگرسيوني خوبي بين مقادير K برآورد شده به دو روش فوق ديده ميشود و با مقايسه نسبت به خط ايدهآل (:) نيز ميتوان گفت كه روش چاهك وارونه مقدار بيشتري را نسبت به روش پمپاژ به چاهك برآورد ميكند و بايد اين ضريب تصحيح مد نظر قرار گيرد(شكل 5 سمت راست). بررسي روش آزمايشگاهي در اين قسمت مقادير هدايت هيدروليكي اندازهگيري شده از روش آزمايشگاهي (بار افتان براي خاكهاي سنگين و بار ثابت براي خاك- هاي سبكتر) با مقادير K اندازهگيري شده از روش صحرايي پمپاژ به چاهك مورد مقايسه قرار گرفت. نتايج نشان داد كه روش پمپاژ به چاهك مقدار K بيشتري نسبت به روش بار افتان برآورد ميكند ) هب - طور متوسط حدود برابر). اين مساله در نتايجي كه محققيني همچون حيدرپور و محمد زاده (385) و معتمدي و همكاران (386) اراي ه كردهاند بهچشم ميخورد. علت بالاتر بودن مقادير K در روش پمپاژ به چاهك را ميتوان در نحوه ورود آب بهداخل خاك از سطوح جانبي ديواره چاهك دانست كه حركت آب به داخل چاهك عمدتا افقي است. در واقع روش بار افتان و ثابت متضمن حركت آب بصورت عمودي است و ضريب K را براي جريان عمودي بدست ميآورد. در حاليكه مقادير K در روش پمپاژ به چاهك عمدتا مربوط به جريان افقي است و اين دو مقدار با يكديگراختلاف دارند. در شكل 4 (سمت چپ) تغييرات مقادير K بهروشهاي چاهك وارونه و آزمايشگاهي نسبت به يكديگر (نظير به نظير) نشان داده شده و رابطه همبستگي بين آنها مورد ارزيابي قرار گرفت. بررسيها نشان داد كه رابطه نسبتا خوبي بين ايندو برقرار است بهطوري كه ضريب همبستگي حدود %80 ميباشد. در شكل 5 (سمت چپ) نيز ميتوان دريافت كه مقادير K روش آزمايشگاهي كمتر از مقدار روش پمپاژ به چاهك ميباشد و اين بايد تصحيح گردد. ساير مشخصههاي آماري در جدول آمده- است. از مقايسه و آناليز آماري ميتوان نتيجه گرفت كه روش چاهك وارونه مقادير نزديكتري را به روش پمپاژ بهدست آوردهاند تا روش آزمايشگاهي نتيجهگيري مزرعه تحقيقاتي شماره با بافت خاك نيمه سبك تا نيمه سنگين داراي هدايت هيدروليكي بين 0/ تا حدود 0/8 متر در روز به روش پمپاژ به چاهك بوده در حالي كه بافت خاك در نقاطي از مزرعه شماره تقريبا نيمه سنگين بوده و ميزان K بين 0/ تا 0/7 متر در روز تغيير ميكند. در مزرعه پرديس دانشگاه مقدار هدايت هيدروليكي به دليل لومي بودن خاك كمتر بوده و خاك مزرعه اطراف مشهد تقريبا نيمه سبك تا نيمه سنگين بود.
3 نشريه آبياري و زهكشي ايران شماره جلد 8 فروردين - ارديبهشت 393 رديف جدول - شاخصهاي آماري براي ارزيابي مقاديرهدايت هيدروليكي نام شاخص آماري خطا معادله شماره معادله 6 7 Error y i y i Error Error y i خطاي نسبي 8 3 ريشه ميانگين مربعات خطا 9 0 ضريب ناش- ساتكليف انحراف معيار عمومي 4 5 : 6 نسبت اختلاف : مقادير K اندازهگيري شده بهروش پمپاژ به چاهك ميانگين مقادير K اندازهگيري شده بهروش پمپاژ به چاهك : مقادير K اندازهگيري شده بهروش چاهك وارونه و يا آزمايشگاهي و يا تخميني توسط مدل كامپيوتري : ميانگين مقادير K اندازهگيري شده بهروش چاهك وارونه و يا آزمايشگاهي و يا تخميني توسط مدل كامپيوتري و : n تعداد دادهها جدول - مقايسه مقادير هدايت هيدروليكي اندازهگيري شده به روشهاي چاهك وارونه و آزمايشگاهي نسبت به روش پمپاژ به چاهك نام مزرعه شماره نقطه K به روش پمپاژ به چاهك (متر بر روز) 0/ 0/43 0/8 0/77 0/485 0/39 0/68 0/65 0/64 0/34 0/707 0/3 0/07 0/364 0/067 0/086 0/593 0/55 0/3 0/47 0/36 روش چاهك معكوس ميزان خطا (متر بر روز) خطاي نسبي مقدارK (متر بر روز) روش آزمايشگاهي ميزان خطا (متر بر روز) خطاي نسبي /73 /08 0/96 /8 /496 /85 0/55 /4 0/9 /59 0/797 0/975 0/97 0/85 /8 /47 0/840 / /5 /047 /06 0/8 0/5 0/79 0/3 0/75 0/4 0/38 0/303 0/59 0/94 0/56 0/6 0/069 0/97 0/075 0/099 0/498 0/309 0/49 0/437 0/363 0/09 0/3 0/4 0/07 0/07 0/04 0/5 0/5 0/35 0/ 0/48 0/094 0/039 0/4 0/05 0/0 0/373 0/0 0/043 0/97 0/545 /308 67/58 7/09 0/50-0/68-0/74-0/46 0/37-0/64-0/4-0/34 0/7-0/47-0/73-0/48-0/38-0/5-0/43-0/49-0/39-0/47-0/6-0/45-0/5-0/5-0/5-0/30-0/378-0/03-0/30-0/3-0/0-0/89-0/30-0/70-0/337-0/088-0/037-0/57-0/033-0/034-0/78-0/56 -/060-0/7-0/83 مقدار K 0/37 0/75 / 0/38 0/795 0/45 0/88 0/454 0/94 0/404 /04 0/3 0/08 0/5 0/ 0/ 0/87 0/4 0/9 0/634 0/545 0/668 60/76 /3 /506 3 4 5 6 7 8 9 0 3 4 5 6 7 8 9 0 ميانگين RMSE NRMSE GSD r مزرعه شماره مزرعه شماره پرديس اطراف مشهد مشخصههاي آماري
ارزيابي انواع روشهاي اندازهگيري برآورد... 33 شكل 4- نمودار رگرسيوني K اندازهگيري شده بهروشهاي چاهك وارونه(سمت راست) و آزمايشگاهي (سمت چپ) با روش پمپاژ به چاهك شكل 5- مقايسه مقاديرK اندازهگيري شده بهروشهاي چاهك وارونه(سمت راست) وآزمايشگاهي(سمت چپ) با روش پمپاژ بهچاهك نسبت به خط ايدهآل منابع حبيب زاده آذر ب. بابازاده ح و زينالزاده ك. 387. مقايسه دو روش نفوذ گلف و چاهك معكوس در اندازهگيري هدايت هيدروليكي اشباع خاك مجموعه مقالات دومين همايش ملي مديريت شبكه هاي آبياري و زهكشي دانشگاه شهيد چمران اهواز. حيدرپور م و محمدزاده ج. 385.مقايسه ضريب هدايت هيدروليكي بهدست آمده از روش چاهك معكوس وروش پمپاژ به داخل چاهك.مجموعه مقالات اولين همايش ملي مديريت شبكه هاي آبياري و زهكشي دانشگاه شهيد چمران اهواز. درزي ع. شقايقي م. ياري ع و پهلوان ر. 385. ارزيابي روش چاهك وارونه و آناليزهاي پرمامنر گلف به منظوربرآورد هدايت هيدروليكي اشباع خاكهاي لومي مجله علمي پژوهشي كشاورزي. عليزاده ح.ع. لياقت ع. م ونظري ب. 387 استفاده از روش بار افتان ساده شده براي اندازهگيري هدايت هيدروليكي اشباع مجموعه مقالات دومين همايش ملي مديريت شبكه هاي آبياري و زهكشي دانشگاهشهيدچمران اهواز. كاوه ف. 368.مقايسه هدايت هيدروليكي اندازهگيري شده در صحرا با هدايت هيدروليكي تخميني از روي بافت خاك مجله علمي كشاورزي 3.:63-43. كشكولي ح.ع. 37. اندازهگيري همزمان خصوصيات هيدروليكي خاك در بالاي سفره آبزيرزميني. مجموعه مقالات سومين كنگره علوم خاك ايران. كشكولي ح.ع ومختاران ر. 383. ارزيابي آناليزهاي تك عمقي پرمامتر گلف جهت تعيين سريع هدايت هيدروليكي اشباع در بالاي سطح ايستابي در يك خاك با بافت متوسط. پايان نامه كارشناسي ارشد رشته آبياري و زهكشي دانشكده مهندسي علوم آب دانشگاه شهيد چمران اهواز. مشعل م.و. شقاقي م و مقدم ز. 385.بررسي عوامل مو ثر در بهبود اندازه گيري هدايت هيدروليكي اشباع خاك با استفاده از آناليز دوعمقي گلف. مجموعه مقالات همايش ملي مديريت شبكه هاي آبياري وزهكشي دانشگاه شهيد چمران اه واز - 4 ارديبهشت. معتمدي ب. نصر اصفهاني م.ج. برومند نسب س و احديان ج. 386. مقايسه ضريب هدايت هيدروليكي بدست آمده از روش چاهك معكوس با روش پمپاژ در چنيبيه اهواز مجموعه مقالات هفتمين
34 نشريه آبياري و زهكشي ايران شماره جلد 8 فروردين - ارديبهشت 393 conductivity. Soil Sci. Soc. Am. J. 68 66 73. Luthin,J.N. 978. Drainage Engineering.R. E. Krieger Publ. Co. Huntington N.Y. 8 p. Odell,B.P.,Groenevelt,P.H. and Elrick, D.E. 998. Rapid determination of hydraulic conductivity in clay liners by early-time analysis. Soil Sci. Soc. Am. J. 6 56 6. Reynolds,W.D and. Elrick,D.E.985. In situ measurement of saturated hydraulic conductivity sorpitivity α parameter using Guelph permeameter. Soil Sci. 40 (4):9-30. Reynolds W.Dand Elrick D.E.990.Ponded infiltration from a single ring. I.Analysis of steady flow. Soil Sci. Soc.Am. J. 54 33 4. كنفرانس هيدروليك ايران. دانشگاه صنعت آب و برق شهيدعباسپور). موسوي س.ف و حاجيان ن. 37. مقايسه چهار روش اندازه گيري صحراي ي ضريب هدايت هيدروليكي در منطقه - 8 رودشت اصفهان.مجموعه مقالات سمينار ملي آبياري و زهكشي 9 وزارت نيرو. 375. دستورالعمل تعيين هدايت هيدروليك خاك به روش چاهك معكوس (پورشه) نشريه 74 - الف وزارت نيرو. وزارت نيرو. 375. دستورالعمل تعيين هدايت هيدروليكي خاك. نشريه 55 -الف وزارت نيرو. Bagarello,V andsgroi A.004. Using the single-ring infiltrometer method to detect temporal changes in surface soil field-saturated hydraulic conductivity.soil Till. Res. 76 3 4. Bagarello,V.,Iovino,M and Elrick,D.E. 007. A simplified falling-head technique for rapid determination of field-saturated hydraulic
Iranian Journal of lrrigation and Drainage ارزيابي دقت روشهاي مرسوم برآورد نرخ انتقال بار... 35 No., Vol. 8, Mar-Apr 04, p. 7-35 7-35. نشريه آبياري و زهكشي ايران شماره جلد 8 فروردين - ارديبهشت 393 ص Evaluation Determining of Hydraulic Conductivity Methods (Case Study: Mashhad Area) S.M.Hasheminia *,H.Sharifan, K.Davari 3 Received: Nov.7,03 Accepted: Mar.,04 Abstract Soil hydraulic conductivity (K) is an important parameter in designing drainage systems and estimating water flow in soils. Where water table is close to crop water root zone, saturated K is commonly determined by using Ernest auger hole, double auger hole and piezometer methods. For determining K above water table, methods such as pumping to hole, Golf permeameter and inverse auger hole are available, where the latter is the most common. Under laboratory conditions, constant and falling head methods are used. The purpose of this research was to determine K values of different soils in Mashhad area using inverse auger hole method and compare the results with laboratory findings. Moreover, the result of these two methods was then compared with estimations made via Rosetta and Rtec computer models. The results indicated that K obtained by using auger hole method was about.50 times higher than the values derived from pumping to hole laboratory method. And K values of laboratory was half of pumping to hole method values and computer models of Rosetta and Retc K estimated K that 68%, 65% biger than K of pumping to hole method. Rosetta model also showed close estimations with pumping to hole method and the same difference existed with laboratory method, when the percentage of soil minerals was considered in the model. However, when only the soil textural class was used in Rosetta and Retc models, the results showed considerable difference with measured values in the field. Key words: Hydraulic conductivity, pumping to hole, inverse auger hole, falling head, Rosetta, Retc Mashhad. - Lecturer, Water Engineering Dep., Ferdowsi University of Mashhad - Associate professor of Water Engineering Department, water and soil Engineering College, Gorgan Agriculture Science and Natural Resource University 3- Associate professor of Water Engineering Department, water and soil Engineering College, University of Mashhad (* - Corresponding Author Email: hasheminia@yahoo.com)