تحقیقات آب و خاک ایران

تحقیقات آب و خاک ایران

ارزیابی دقت معادلات نفوذ آب به خاک در برخی حوزه‌های آبخیز استان اردبیل

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران
2 گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران.
3 گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکدة کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران.
10.22059/ijswr.2026.422087.670220
چکیده
نفوذ آب به خاک نقش مهمی در تولید رواناب و فرسایش خاک و برنامه‌ریزی آبیاری دارد. برآورد دقیق از میزان نفوذ به منظور حفاظت از خاک و مدیریت آب ضروری است. هدف از این پژوهش، بررسی تغییرات زمانی نفوذ آب و ارزیابی عملکرد چهار مدل نفوذ فیلیپ، کوستیاکوف، کوستیاکوف-لوییز و هورتون در هشت حوزه آبخیز استان اردبیل شامل آلادیزگه، ایریل، سولا، شمس‌آباد، عموقین، نمین، نوران و نیر بود. آزمایش‌های نفوذ با استفاده از استوانه مضاعف انجام و عملکرد مدل‌ها با شاخص‌های (R²)، (RMSE)، (MAE)و (NSE)ارزیابی و ارتباط پارامترهای مدل‌ها با ویژگی‌های خاک با استفاده از همبستگی پیرسون بررسی شد. نتایج نشان داد که مدل فیلیپ در شش حوزه آلادیزگه، ایریل، سولا، عموقین، نمین و نوران بهترین عملکرد را داشت، در حالی که مدل کوستیاکوف در شمس‌آباد و مدل کوستیاکوف–لوییز در نیر برتری نشان دادند. به‌طور کلی، مدل فیلیپ با میانگین R² برابر 975/0 و NSE برابر 927/0، مناسب‌ترین مدل برای شبیه‌سازی نفوذ در منطقه مورد مطالعه بود. نتایج تحلیل همبستگی نشان داد که ضریب جذب موئینگی مدل فیلیپ (S) با درصد رس (r=0.82) رابطه مثبت و با درصد شن (r=-0.76) رابطه منفی و معنادار در سطح 5 درصد دارد. بر اساس نتایج، عملکرد مدل‌های نفوذ به شرایط محلی خاک وابسته بوده و انتخاب مدل مناسب باید با توجه به ویژگی‌های فیزیکی خاک و شاخص‌های چندگانه ارزیابی انجام شود. در مجموع، مدل فیلیپ به دلیل ساختار فیزیکی و توانایی توصیف فرآیندهای جذب موئینگی و هدایت ثقلی، برای بیشتر حوزه‌های آبخیز نیمه‌خشک استان اردبیل توصیه می‌شود.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Evaluation the Accuracy of Soil Water Infiltration Models in Selected watersheds of Ardabil Province

نویسندگان English

Saeid Safari 1
Ali Reza Vaezi 2
Hossein Shahab Arkhazloo 3
1 Department of Soil Science and Engineering, Faculty of Agriculture, University of Zanjan, Zanjan, Iran
2 Department of Soil Science and Engineering, Faculty of Agriculture, University of Zanjan, Zanjan, Iran.
3 Department of Soil Science and Engineering, Faculty of Agriculture and Natural Resources, University of Mohaghegh Ardabili, Ardabil, Iran.
چکیده English

Water infiltration into soil plays an important role in runoff generation, soil erosion, and irrigation planning. Accurate estimation of infiltration is essential for effective soil and water management. This study investigated temporal variations in water infiltration and evaluated the performance of four infiltration models, namely Philip, Kostiakov, Kostiakov–Lewis, and Horton, in eight watersheds of Ardabil Province, Iran, including Aladizgeh, Iril, Sula, ShamsAbad, Amuqin, Namin, Nouran, and Nir. Infiltration experiments were conducted using a double-ring infiltrometer. Model performance was evaluated using the coefficient of determination (R²), root mean square error (RMSE), mean absolute error (MAE), and Nash–Sutcliffe efficiency (NSE). Relationships between model parameters and soil properties were examined using Pearson correlation analysis. The results showed that the Philip model performed best in six watersheds (Aladizgeh, Iril, Sula, Amuqin, Namin, and Nouran), while the Kostiakov and Kostiakov–Lewis models performed best in ShamsAbad and Nir, respectively. Overall, the Philip model was the most suitable model, with mean R² and NSE values of 0.975 and 0.927, respectively. Correlation analysis indicated that the Philip capillary sorptivity coefficient (S) was significantly positively correlated with clay content (r = 0.82) and negatively correlated with sand content (r = −0.76) at the 5% significance level. These findings demonstrate that infiltration model performance depends on local soil conditions and that model selection should consider soil properties and multiple performance criteria. The Philip model is therefore recommended for most semi-arid watersheds in Ardabil Province.

کلیدواژه‌ها English

Model evaluation
Soil water infiltration
Philip model
watershed
soil properties