۴-۲- شدت نفوذ نهائی تعدیل‌نشده
همان‌گونه که قبلاً بیان شد، مبنای استخراج معادلات گروه‌بندی‌شده NRCS، بر اساس شدت نفوذ نهائی خاک‌ها می‌باشد (که این مقادیر همراه در مراحل بعدی، با دیگر ضرایب معادله نفوذ تعدیل می‌گردند). مقادیر برآورد نفوذ نهائی با بهره گرفتن از بافت خاک، و نیز بکارگیری روش‌های اندازه‌گیری شاملِ استفاده از نفوذ شش‌ساعته، برازش معادله توانی و کاربرد تعریف استاندارد، برازش معادله بر داده‌های نفوذ انتهائی و استفاده از روش جریان ورودی- خروجی در جویچه، برای تیمارهای رطوبتی مختلف در شکل ۴-۲ نشان داده شده است.
بدیهی است مقدار نفوذ نهائی بر اساس بافت خاک در همه موارد (شرایط رطوبتی و نوبت آبیاری) ثابت می‌باشد؛ که با توجه به بافت خاک (لوم رسی شنی و لوم )، رقم ۶۲/۷ میلی‌متر در ساعت برای آن انتخاب گردید (با استناد به جدول گروه نفوذ SCS). دیگر روش‌های برآورد شدت نفوذ نهائی نیز برای همه تیمارها، دارای یک روند نزولی در طول فصل آبیاری است.
داده‌های ورودی-خروجی از آبیاری اول تا آبیاری چهارم روند کاهشی خود را حفظ کرده اما در آبیاری پنجم میزان نفوذ افزایش یافته است. علت این کاهش (تا آبیاری چهارم) و افزایش (در آبیاری پنجم) را می‌توان به تغییر ساختمان خاک و رویش گیاه در طول فصل آبیاری نسبت داد. به این صورت که با ادامه روند آبیاری ساختمان خاک دچار تغییراتی شده و از میزان نفوذ نهایی کاسته شده است، اما در آبیاری پنجم به دلیل رویش علفهای هرز در داخل جویچه میزان ضریب زبری خاک افزایش یافته و بر شدت نفوذ نهایی اثر گذار بوده و باعث افزایش آن شده است. این روند در همه تیمارهای پنج و هفت و نه روزه مشاهده می‌گردد؛ البته میزان این تغییرات در تیمار پنج روزه (تیمار با رطوبت اولیه بیشتر) محسوس‌تر از دو تیمار دیگر می‌باشد. همچنین نتایج داده‌های حاصل از سه روش شدت شش ساعته، معادله توانی و برازش انتهایی در تیمار پنج روزه، تغییرات کاهشی در طول فصل آبیاری (به استثنای آبیاری چهارم) را نشان می‌دهد. این روند کاهشی در تیمار هفت روزه و در طول فصل آبیاری (به استثنای آبیاری پنجم)، و در تیمار نه روزه در طول کل فصل آبیاری (برای همه آبیاری‌ها) وجود دارد. علت این روند کاهشی برای اکثر آبیاری‌ها را می‌توان به ساختمان خاک و شرایط محیطی (مانند دما) و خطای انسانی نسبت داد.
شکل۴-۲– مقادیر شدت نفوذ نهایی بدست آمده از روش‌های مختلف در طول فصل آبیاری در تیمارهای رطوبتی مختلف.
از طرف دیگر، از لحاظ مقدار برآورد، همانطور که داده‌ها و شکل‌ها نشان می‌دهند، در تمامی تیمارها و در کل فصل آبیاری داده‌هائی که با بهره گرفتن از روش ورودی-خروجی بدست آمده‌اند، از داده‌های حاصله از سه روش شدت شش ساعته، معادله توانی و برازش انتهایی (که از استوانه نفوذ استخراج شده‌اند) بیشترند. از جمله دلایل این اختلاف می‌توان به چگونگی برآورد داده‌ها اشاره کرد. داده‌های ورودی- خروجی در شرایط واقعی آبیاری که در آن آب در حال حرکت است (در طول کل جویچه) بدست آمده‌اند، این در حالی است که داده‌های سه روش دیگر براساس اطلاعات استوانه‌های نفوذ بدست آمده‌اند، که نشان‌دهنده شرایط بدون‌حرکت (static) آب، آن‌هم بصورت نقطه‌ای (و نه طولی و گسترده) بوده و از نظر ساختاری با شرایط واقعی مزرعه متفاوت می‌باشد. همچنین میزان عمق آب در استوانه‌های نفوذ بیشتر از عمق آب در جویچه می‌باشد. از طرفی، مقادیر بدست آمده از روش‌های متّکی به استوانه نفوذ متناظر با زمان‌های ۶ ساعت و بیشتر (تا چندین برابر آن) بوده و در روش ورودی-خروجی این زمان حدود ۳۰ دقیقه (تا کمتر از یک ساعت) می‌باشد، و بدیهی است شدت نفوذ در زمان‌های طولانی دارای مقادیر کمتری خواهد بود.در هر صورت، این مقادیر برای کاربردهای بعدی، براساس نوبت آبیاری و شرایط هیدرولیکی آزمایش تعدیل شدند.
۴-۳- شدت نفوذ نهائی تعدیل‌شده با بهره گرفتن از معادلات NRCS
با تعدیل نفوذ نهائی برای روش‌های مختلف (متناظر با شرایط واقعی مزرعه)، این مقادیر در هر نوبت آبیاری (بصورت مجزّا) مورد تجزیه-تحلیل آماری قرار گرفته (جدول ۴-۲) و میانگین آنها در شکل ۴-۳ ارائه شده است.
جدول ۴-۲٫ تحلیل آماری نفوذ نهایی تعدیل شده حاصل از روش‌های مختلف در طول فصل آبیاری.
* و ** نشانگر معنی‌داری اثر عوامل، به ترتیب در سطح ۵ و ۱ درصد است
تحلیل آماری نشان می‌دهد در هر سه تیمار رطوبتی و در طول فصل آبیاری (بجز آبیاری اول از دو تیمار پنج و نه روزه و آبیاری دوم و چهارم از تیمار پنج روزه)، اختلاف معنی‌داری بین داده‌ها وجود دارد. معنی‌دارنشدن تفاوت‌ها در آبیاری اول را همان‌گونه که در شکل۴-۳ نیز مشهود است، می‌توان به نوسانات زیاد داده‌ها، بخاطر شرایط ناپایدار خاکِ تازه شخم‌خورده دانست و این در حالی است که هنوز رطوبت اولیه نیز در آنها اعمال نشده بود.
شکل۴-۳٫ مقادیر شدت نفوذ نهایی تعدیل‌شده حاصل از روش‌های مختلف در طول فصل آبیاری در تیمارهای رطوبتی مختلف.
(به همراه دامنه تغییرات آن به صورت میله‌ای)
همان‌گونه که در شکل ۴-۳ قابل‌مشاهده است با انجام تعدیل‌های مزرعه‌ای، مقادیر شدت نفوذ و دامنه نوسانات آنها از داده‌های اولیه کمتر شد؛ بیشترین و کمترین مقدار شدت نفوذ قبل از تعدیل در تیمارهای مختلف رطوبتی بیش از ۴۰میلی‌متردرساعت (از ۳ تا ۴۵) اختلاف داشته، اما پس از تعدیل داده‌های اولیه، مقادیر بیشینه و کمینه نفوذ نهائی در بین تیمارهای مختلف به ۱۳ و ۳ میلی‌متر در ساعت رسیده و اختلاف آنها به حدود ۱۰ میلی‌متر در ساعت کاهش یافت. به این ترتیب می‌توان نتیجه گرفت که اعمال تعدیل‌های مذکور سبب می‌گردد که اختلاف بین داده‌ها و پراکندگی و انحراف‌معیار آنها کاهش یابد. به نظر می‌رسد علت این نزدیکی بین داده‌های شدت نفوذ نهائی، منطقی و حتی مورد انتظار باشد. به این صورت که شرایط خاص یک جویچه اعم از محیط خیس‌شده، ضریب زبری، شیب و… برای مقادیر نفوذ نهایی بدست آمده از روش‌های مختلف اعمال می‌گردد. در عین حال، برای تیمارهای مختلف در طول فصل آبیاری شرایط مشابه داده‌های تعدیل نشده، از لحاظ روند کاهشی وجود داشته و روند افزایشی مختصر در آبیاری پنجم (و بعضاً چهارم) نیز همچنان مشاهده شده و حتی این موضوع به روش‌های مرتبط با استوانه نفوذ نیز سرایت نمود.
همانطور که در بخش قبل نیز به آن اشاره شد، در آبیاری‌های چهارم و پنجم بدلیل رشد گیاه در داخل جویچه ضریب زبری آن افزایش یافته و بر نفوذ اثرگذار بوده است. البته رشد گیاه در جویچه‌های مربوط به تیمار پنج روزه نیز وجود داشت و بنظر می‌رسد تاثیر همزمان رشد گیاه و رطوبت اولیه در این سه تیمار سبب بروز چنین اختلافاتی در برآورد داده‌ها شد. همچنین داده‌های حاصل از برآورد با بافت خاک نیز دیگر ثابت نبوده و با اعمال تعدیل‌ها در هر آبیاری مقدار متفاوتی (هماهنگ با شرایط همان آبیاری) را نشان می‌دهد.
برای مقایسه بین تیمارهای رطوبتی و بررسی اثر رطوبت بر شدت نفوذ نهائی، نتایج داده‌های هریک از روش‌های مذکور برای سه تیمار رطوبتی در طول فصل آبیاری مورد تحلیل قرار گرفت (جدول ۴-۳). به طور کلی اعمال تیمارهای رطوبتی در هریک از روش‌های برآورد شدت نفوذ نهائی، نتایج متفاوتی را نشان داد؛ بطوریکه اختلاف بین داده‌های حاصل از بافت خاک در تیمارهای مختلف برای تمامی آبیاری‌ها معنی‌دار نشد.
این فرایند برای داده‌های روش ورودی- خروجی نیز مشاهده شد، با این تفاوت که به دلیل شرایط خاص آبیاری پنجم، اختلاف معنی‌داری در آن بدست آمد که این اختلاف هم عمدتاً بین تیمار ۹روزه با دو تیمار دیگر بوده و نتایج تیمارهای ۵ و ۷ روزه بهم نزدیک بودند (شکل ۴-۴). از طرفی، تحلیل آماری داده‌های سه روش دیگر که با بهره گرفتن از داده‌های حاصل از استوانه نفوذ بدست آمدند، نتایج متفاوتی را نشان داد؛ بطوریکه در اغلب آبیاری‌ها میان داده‌ها اختلاف معنی‌دار در سطوح مختلف وجود دارد.
جدول۴-۳٫ تحلیل آماری شدت نفوذ نهائی تیمارهای رطوبتی مختلف حاصل از روش‌های متفاوت در طول فصل آبیاری.
شکل۴-۴٫ مقایسه آماری شدت نفوذ نهایی تعدیل‌شده در تیمارهای رطوبتی مختلف، در روش‌های مختلف در طول فصل آبیاری.
بر این اساس، مقدار شدت نفوذ نهایی، بسته به اینکه براساس چه روشی بدست آید، تحت تاثیر رطوبت‌های اولیه قرار می‌گیرد. این در حالی است که حداقل در هر آبیاری، نفوذ نهایی یک مشخصه ثابت از خاک محسوب می‌شود. بررسی این موضوع با توجه به مراحل انجام هر روش نشان می‌دهد که رطوبت اولیه در روش بافت خاک مطرح نمی‌شود و روش شدت شش‌ساعته نیز بدلیل تاثیرگذاری رطوبت در زمان‌های ابتدائی، با میانگین‌گیری از کل زمان ، این اثر ناچیز گشته و تفاوت بین تیمارهای رطوبتی چندان بروز پیدا نمی‌کند. در روش ورودی-خروجی با توجه به تاخیر زمانی آزمایش تا تکمیل مرحله پیشروی و تثبیت جریان خروجی، موضوع رطوبت اولیه در عمل کمرنگ می‌گردد. در روش توانی، بدلیل اینکه غالباً داده‌های اولیه نفوذ به تعداد بیشتری جهت برازش معادله، مورد استفاده قرار می‌گیرند، و از طرفی تاثیر رطوبت اولیه بر داده‌های ابتدایی بیشتر است، اثر رطوبت اولیه بیشتر در معادله‌های نفوذ بروز یافته و در نتیجه مقادیر نفوذ نهائی حاصل از آن در تیمارهای رطوبتی مختلف و در طول فصل آبیاری با یکدیگر تفاوت معنی‌دار داشته‌اند. اما در روش برازش انتهائی چگونگی استخراج معادله و تکیه آن بر داده‌های کمتری از اطلاعات اولیه، اثر رطوبت اولیه کمرنگ‌تر شده است (این موضوع بخصوص در آبیاری دوم و سوم بیشتر نمود پیدا کرده است).
۴-۴- میانگین عمق آب نفوذیافته در زمان آزمایش
به منظور بررسی مقدار تغییراتِ معادلات NRCS در اثر اعمال رطوبت‌های مختلف، مقدار میانگین عمق نفوذ آب متناظر با زمان انجام آزمایش‌ها، با بهره گرفتن از معادلات استخراج‌شده در هر روش، محاسبه و در مقایسه با مقدار اندازه‌گیری‌شده (از اطلاعات آبنمودهای ورودی-خروجی) مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج تحلیل آماری داده‌های مذکور در جدول ۴-۴ و مقایسه میانگین عمق نفوذ مرتبط با هر روش، بصورت مجزّا در هر آبیاری و در سه تیمار رطوبتی در شکل۴-۵ ارائه شده است.با توجه به تحلیل آماری، در اکثر موارد (بجز بخشی از آبیاری‌ها اوّل، که معمولاً قابل تحلیل نیست)، تأثیر تیمار رطوبتی معنی‌دار بوده و در حقیقت، تأثیر قابل توجه رطوبت اوّلیه خاک در برآورد مقدار نفوذ را نشان می‌دهد. همانطور که مشاهده می‌گردد مقدار برآوردها با بهره گرفتن از روش های مختلف متفاوتند و بجز آبیاری اوّل که بخاطر عدم اعمال تیمارهای رطوبتی و نوسانات داده‌ها دارای تحلیل مناسبی نمی باشد، از آبیاری دوم به بعد مقدار نفوذ در روش‌های مختلف با مقدار اندازه‌گیری شده آن دارای اختلاف‌های معنی‌دار در سطح یک درصد می‌باشد. نکته قابل توجه این است که تغییرات عمق آب برآورد شده با بهره گرفتن از روش‌های مختلف در طول فصل آبیاری و برای تیمارهای رطوبتی مختلف بسیار مشابه تغییرات مقادیر نفوذ نهایی تعدیل‌شده است. البته چون مبنای داده‌های عمق نفوذ، معادلات نفوذ بدست‌آمده بر اساس نفوذ نهائی می‌باشند، پس دور از انتظار نیست که تغییراتشان مشابه یکدیگر باشد.
جدول ۴-۴٫ تحلیل آماری میانگین عمق آب نفوذ یافته برآورد شده با روش‌های مختلف در تیمارهای رطوبتی متفاوت.
* و ** نشانگر معنی‌داری اثر عوامل، به ترتیب در سطح ۵ و ۱ درصد است.
نتایج مقایسه میانگین داده‌ها نشان می‌دهد که از بین روش‌های نامبرده، داده‌های حاصل از روش ورودی-خروجی نزدیکی زیادی با داده‌های واقعیِ حاصل از روش اندازه‌گیری شده دارند. همچنین داده‌های حاصل از چهار روش دیگر (بافت خاک، نفوذ ۶ ساعته، معادله توانی و برازش انتهائی) مقدار نفوذ کمتری را نسبت به نفوذ واقعی نشان می‌دهند. یکی از دلایل این امر استفاده از استوانه نفوذ جهت تعیین مقدار نفوذ نهائی و در نتیجه برآورد عمق نفوذ از آن بوده که با روش‌های دیگر متفاوت است.
در مطالعات مشابه که دو شرایط فوق (استفاده از استوانه نفوذ و روش ورودی-خروجی) بر آن حاکم بود، نیز مشاهده شد که مقدار نفوذ نهایی در استوانه نفوذ کمتر از روش ورودی-خروجی است. دلایل مختلفی برای این مشاهدات وجود داشت. ازجمله آنها می‌توان به شرایط استغراقی در یک نقطه (استوانه نفوذ) اشاره کرد که امکان حبس هوا در خاک به وجود آمده و مانع نفوذ بیشتر گردد. همچنین در روش ورودی- خروجی جریان آب مانع رسوب‌گذاری شده و همین امر از کاهش نفوذ نهایی جلوگیری به عمل می‌آورد، اما در استوانه نفوذ چنین شرایطی وجود ندارد ]۲۷[.
بنابراین می‌توان نتیجه گرفت داده‌هایی حاصل از بافت خاک و استوانه نفوذ، میزان نفوذ نهایی (در نتیجه عمق متوسط آب برآورد شده از معادلات NRCS) کمتری را نسبت به داده‌هایی که از روش ورودی- خروجی بدست آمده‌اند، برآورد می‌کند. به همین منظور در این پژوهش تنها به ارزیابی داده‌های حاصل از روش ورودی-خروجی که نزدیکی بیشتری با داده‌های اندازه‌گیری شده دارند پرداخته شد.
شکل۴-۵٫ میانگین آب نفوذیافته برآورد شده با روش‌های مختلف، در تیمارهای رطوبتی مختلف در طول فصل آبیاری
(به همراه دامنه تغییرات آن به صورت میله‌ای).
۴-۵- تحلیل آماری داده‌های حاصل از روش ورودی- خروجی
داده‌های حاصل از روش ورودی- خروجی (که با اعمال تیمارهای رطوبتی مختلف حاصل شد) نیز مانند داده‌های بافت خاک مورد تحلیل آماری قرار گرفتند (جدول ۴-۶). بر این اساس، در آبیاری‌های اول تا چهارم برای رطوبت‌های مختلف مقدار نفوذ برآورد شده دارای اختلاف معناداری نمی‌باشد اما در آبیاری پنجم اختلاف معنادار در سطح ۱ درصد وجود دارد. در آبیاری پنجم به دلیل پوشیده شدن جویچه توسط علفهای هرز سرعت پیشروی آب بشدت کاهش یافته و میزان نفوذ افزایش یافت. البته رویش علف هرز برای هر سه تیمار رطوبتی یکسان بوده و نمی‌توان آنرا به عنوان تنها عامل ایجاد اختلاف معنی‌دار میان عمق‌های نفوذ بدست آمده در نظر گرفت اما با توجه به وجود شرایط یکسان دیگر برای تمامی رطوبت‌های اعمال شده این احتمال وجود دارد که رویش علف‌ها و وجود رطوبت‌های اولیه متفاوت بر یکدیگر اثر متقابل داشته و سبب شوند که چنین نتیجه‌ای حاصل گردد.
جدول۴-۶٫ نتیجه تحلیل آماری مربوط به میانگین عمق نفوذ آب برآورد شده با بهره گرفتن از روش ورودی- خروجی.
۴-۶- تحلیل آماری عمق نفوذ متوسط برآورد شده با معادلات SCS (روش ورودی-خروجی)
همانطور که پیش از این اشاره شد، معادلات هم‌خانواده‌های نفوذ جدید (NRCS)، بازبینی شده معادلات هم‌خانواده قدیم (SCS) می‌باشند، که تغییراتی در جهت تعدیل شرایط مزرعه‌ای و به ویژه آبیاری سطحی بر روی آنها اعمال گردیده است. لذا در این پژوهش مقدار نفوذ با بهره گرفتن از معادلات SCS برآورد گشته و مورد بررسی قرار گرفت. به این منظور از روش بافت خاک (به دلیل ثابت بودن رقم اولیه شدت نفوذ وتغییرات ناچیز آن پس از تعدیل) صرف‌نظر شد و تنها داده‌های برآورد شده از روش ورودی-خروجی (با استناد به جداول SCS) تحلیل شدند (جدول۴-۷). برای مشاهده بهتر این تحلیل، در شکل۴-۶ ارزیابی آماری تغییرات داده‌های عمق نفوذ برآورد شده از این روش را برای آبیاری‌های
