| تعداد نشریات | 45 |
| تعداد شمارهها | 1,469 |
| تعداد مقالات | 17,958 |
| تعداد مشاهده مقاله | 58,287,396 |
| تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 19,747,470 |
ارتباط شاخصهای نفوذ آب با بعد فراکتالی توزیع اندازه ذرات خاک در مناطق نیمهخشک استان زنجان | ||
| دانش خاک و گیاه | ||
| مقاله 6، دوره 35، شماره 4، دی 1404، صفحه 115-131 اصل مقاله (1.91 M) | ||
| نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22034/sps.2026.70136.1023 | ||
| نویسندگان | ||
| مرتضی یاوری؛ علی رضا واعظی* ؛ محمد صادق عسکری | ||
| گروه علوم و مهندسی خاک، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران. | ||
| چکیده | ||
| نفوذ آب به خاک یکی از فرایندهای کلیدی در مدیریت منابع آب است و درک ارتباط آن با ویژگیهای ساختاری خاک همچون بعد فراکتال توزیع اندازه ذرات اولیه (PSD) اهمیت زیادی دارد. این پژوهش با هدف بررسی ارتباط بین شاخصهای نفوذ آب و بعد فراکتال PSD در برخی خاکهای منطقه نیمهخشک زنجان انجام شد. برای این کار، آزمایش صحرایی نفوذ با حلقههای دوگانه در ۶۸ نقطه با طیف نسبتاً متنوع از بافت خاک انجام و نفوذ اولیه (30 ثانیه)، نفوذ انباشته (90 دقیقه) و شدت نفوذ متوسط و نهایی بهعنوان شاخصهای نفوذ آب به خاک اندازهگیری شدند. همچنین،PSD بهصورت آزمایشگاهی تعیین و بعد فراکتال آنها با مدلهای بیرد و همکاران و تیلر و ویتکرافت محاسبه شدند. نتایج آزمونهای پیرسون و تحلیل واریانس نشان داد که بین شاخصهای نفوذ آب و بعد فراکتالیPSD ، رابطه و تفاوت آماری معناداری وجود نداشت. بااینحال، تغییرات میانگین شاخصهای نفوذ در سطوح مختلف بعد فراکتال (کمتر از 7/2، 8/2 – 7/2 و بیشتر از 8/2) نشاندهنده روندهای افزایشی یا کاهشی نسبتاً منظم بهویژه در مورد نفوذ انباشته بود. همچنین، مدل بیرد و همکاران نسبت به مدل تیلر و ویتکرافت در مقادیر متناظر بعد فراکتال PSD، بیشبرآورد داشت و این تفاوت بهویژه در مقادیر کم بعد فراکتال بارزتر بود. بهطور کلی، نتایج نشان داد که بعد فراکتالی PSD بهتنهایی قادر به تبیین تغییرپذیری شاخصهای نفوذ آب نیست که به ماهیت پیچیده و چندعاملی فرایند نفوذ مربوط است. ازاینرو، بعد فراکتال میتواند صرفاً بهعنوان یک متغیر تبیینی مکمل در کنار سایر عوامل مؤثر مورد استفاده قرار گیرد. | ||
| کلیدواژهها | ||
| حلقههای دوگانه؛ بعد فراکتال ذرات اولیه خاک؛ رفتار هیدرولیکی خاک؛ نفوذ اولیه؛ نفوذ انباشته | ||
| مراجع | ||
|
Ahmadi, A., Neyshabouri, M.R., & Asadi, H. (2011). Relationship between fractal dimension of particle size distribution and some physical properties of soils. Water and Soil Science, 20(4), 73-81. (in Persian with English abstract ).
ASTM (2009). D3385-09, Standard test method for infiltration rate of soils in field using double-ring infiltrometer. ASTM International, West Conshohocken, PA. https://doi.org/10.1520/D3385-18
Bai, Y., Qin, Y., Lu, X., Zhang, J., Chen, G., & Li, X. (2020). Fractal dimension of particle-size distribution and their relationships with alkalinity properties of soils in the western Songnen Plain, China. Scientific Reports, 10(1), 20603. https://doi.org/10.1038/s41598-020-77676-w
Beven, K., & Germann, P. (2013). Macropores and water flow in soils revisited. Water Resources Research, 49(6), 3071-3092. https://doi.org/10.1002/wrcr.20156
Bird, N. R. A., Perrier, E., & Rieu, M. (2000). The water retention function for a model of soil structure with pore and solid fractal distributions. European Journal of Soil Science, 51(1) 55-63. https://doi.org/10.1046/j.1365-2389.2000.00278.x
Brady, N.C. & Weil, R.R. (2017). The nature and properties of soils. 15th Edn, Pearson Prentice Hall, USA. https://doi.org/10.2134/agronj1952.00021962004400120013x
Bronick, C. J., & Lal, R. (2005). Soil structure and management: A review. Geoderma, 124(1-2), 3-22. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2004.03.005
Chen, K., Wang, C., & Liang, F. (2023). Fractal-based hydraulic model of unsaturated flow in deformable soils considering the evolution of pore size distribution. Journal of Hydrology, 620 (PortB), 129501. https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2023.129501
Culley, J.L.B. (1993). Density and compressibility. Pp. 529-539. In: Carter, M.R. & Gregorich, E.G. (Eds.) Soil sampling and methods of analysis. CRC Press. https://doi.org/10.1201/9781420005271
Deng, J., Ma, C., & Yu, H. (2018). Different soil particle-size classification systems for calculating volume fractal dimension-a case study of Pinus sylvestris var. Mongolica in Mu Us Sandy Land, China. Applied Sciences, 8(10), 1872. https://doi.org/10.3390/app8101872
Elrick, D. E., & Reynolds, W. D. (2002). Measuring water transmission parameters in vadose zone using ponded infiltration techniques. Journal of Agricultural and Marine Sciences, 7(2), 17-22. https://doi.org/10.24200/jams.vol7iss2pp17-22
Filgueira, R. R., Fournier, L. L., Cerisola, C. I., Gelati, P., & García, M. G. (2006). Particle-size distribution in soils: A critical study of the fractal model validation. Geoderma, 134(3-4), 327-334. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2006.03.008
Gee, G.W. & Bauder J.W. (1986). Particle size analysis. In: Methods of soil analysis: Part 1. Physical and mineralogical methods, 5.1, Second Edition, SSSA Book Series 9, Madison, Wisconsin, USA. https://doi.org/10.2136/sssabookser5.1.2ed.c15
Hillel, D. (1998). Environmental soil physics. Academic Press. San Diego, CA, USA.
Huang GuanHua, H. G., & Zhan WeiHua, Z. W. (2002). Fractal property of soil particle size distribution and its application. Acta Pedologica Sinica, 39(4), 490-497.
Huang, G., & Zhang, R. (2005). Evaluation of soil water retention curve with the pore–solid fractal model. Geoderma, 127(1-2), 52-61. https://doi.org/10.1016/j.geoderma.2004.11.016
Jarvis, N. J. (2020). A review of non‐equilibrium water flow and solute transport in soil macropores: Principles, controlling factors and consequences for water quality. European Journal of Soil Science, 71(3), 279-302. https://doi.org/10.1111/ejss.12973
Jing, S. U., & Shangguan, Z. P. (2006). A fractal method of estimating soil structure changes under different vegetations on Ziwuling Mountains of the Loess Plateau, China. Agricultural Sciences in China, 5(7), 530-538. https://doi.org/10.1016/S1671-2927(06)60088-6
Jury, W. A., & Horton, R. (2004). Soil physics. John Wiley & Sons, USA, 384 pages.
Khoshraftar, R. (2009). Geotourism in Zanjan Province. Scientific Quarterly Journal of Geosciences, 18(72), 97-102. https://doi.org/10.22071/gsj.2010.57147
Kravchenko, A., & Zhang, R. (1998). Estimating the soil water retention from particle-size distributions: a fractal approach. Soil Science, 163(3), 171-179. https://doi.org/10.22067/jsw.v0i0.34661
Mandelbrot, B.B (1967). How long is the coast of Britain? Statistical self-similarity and fractional dimension. Science, 156(3775), 636-638. https://doi.org/10.1126/science.156.3775.636
Mandelbrot, B.B. (1983). The Fractal Geometry of Nature. W.H. Freeman, San Francisco, USA, 460p.
Mohammad Mahdi, C., & Dahmardeh Ghaleno, M. R. (2020). Evaluating fractal dimension of the soil particle size distributions and soil water retention curve obtained from soil texture components. Archives of Agronomy and Soil Science, 66(12), 1668-1678.(in Persian with English abstract) https://doi.org/10.1080/03650340.2019.1686140
Omidvar, E. (2021). Fractal analysis of the infiltration curve and soil particle size in a semi‐humid watershed. European Journal of Soil Science, 72(3), 1373-1394. https://doi.org/10.1111/ejss.13054
Perfect, E., & Kay, B. D. (1995). Applications of fractals in soil and tillage research: a review. Soil and Tillage Research, 36(1-2), 1-20. https://doi.org/10.1016/0167-1987(96)81397-3
Philip, J. R. (1957). The theory of infiltration: 1. The infiltration equation and its solution. Soil science, 83(5), 345-358.
Pirmoradian, N., Sepaskhah, A. R., & Hajabbasi, M. A. (2005). Application of fractal theory to quantify soil aggregate stability as influenced by tillage treatments. Biosystems Engineering, 90(2), 227-234. https://doi.org/10.1016/j.biosystemseng.2004.11.002
Rawls, W. J., Brakensiek, D. L., & Logsdon, S. D. (1993). Predicting saturated hydraulic conductivity utilizing fractal principles. Soil Science Society of America Journal, 57(5), 1193-1197.
Rawls, W. J., Pachepsky, Y. A., Ritchie, J. C., Sobecki, T. M., & Bloodworth, H. (2003). Effect of soil organic carbon on soil water retention. Geoderma, 116(1-2), 61-76. https://doi.org/10.1016/S0016-7061(03)00094-6
Sepaskhah, A. R., & Tafteh, A. (2013). Pedotransfer function for estimation of soil-specific surface area using soil fractal dimension of improved particle-size distribution. Archives of Agronomy and Soil Science, 59(1), 93-103. (in Persian with English abstract ) https://doi.org/10.1080/03650340.2011.602632
Six, J., Bossuyt, H., Degryze, S., & Denef, K. (2004). A history of research on the link between (micro) aggregates, soil biota, and soil organic matter dynamics. Soil and Tillage Research, 79(1), 7-31. doi:10.1016/j.still.2004.03.008
Tyler, S. W., & Wheatcraft, S. W. (1992). Fractal scaling of soil particle‐size distributions: Analysis and limitations. Soil Science Society of America Journal, 56(2), 362-369. https://doi.org/10.2136/sssaj1992.03615995005600020005x
Verheye, W. (2009). Soils of arid and semi-arid areas. Land Use, Land Cover and Soil Sciences, 7, 67-95.
Xu, Y.F., & Sun, D. A. (2002). A fractal model for soil pores and its application to determination of water permeability. Physica A: Statistical Mechanics and its Applications, 316(1-4), 56-64. https://doi.org/10.1016/S0378-4371(02)01331-6
Yavari, M., Mohammadi, M. H., & Shahbazi, K. (2021). Comparison of some methods for measuring primary soil particle size distribution and introducing appropriate times for the four-reading method for determining soil texture. Iranian Journal of Soil and Water Research, 51(12), 2999-3015. (in Persian with English abstract ) https://doi.org/10.22059/IJSWR.2020.310061.668738
Yu, B., & Cheng, P. (2002). A fractal permeability model for bi-dispersed porous media. International Journal of Heat and Mass Transfer, 45(14), 2983-2993. https://doi.org/10.1016/S0017-9310(02)00014-5
Zolfaghari, A. A., & Hajabbasi, M. A. (2008). Effect of different land use treatments on soil structural quality and relations with fractal dimensions. International Jornal of Soil Science, 3(2), 101-108. (in Persian with English abstract) https://doi.org/10.3923/ijss.2008.101.108 | ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 21 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 14 |
||