Review and Classification of Modeling Approaches of Soil Hydrology Processes

Document Type: Full Article

Authors

Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, I.R. Iran

Abstract

To use soil hydrology processes (SHP) models, which have increasingly extended during the last years, comprehensive knowledge about these models and their modeling approaches seems to be necessary. The modeling approaches can be categorized as either classical or non-classical. Classical approaches mainly model the SHP through solving the general unsaturated flow (Richards) equation, numerically or analytically. Due to some shortcomings of classical approaches, a trend toward the application of non-classical models has been initiated in recent years. Artificial neural networks and fuzzy logic systems are two main categories of non-classical approaches. In this study, existing modeling approaches of SHP are examined and compared, with an emphasis on recent trends. Also, modeling approaches of soil hydraulic functions are reviewed briefly as a main part of SHP models. Finally, different perspectives on classifications for SHP models are presented.

Keywords

Main Subjects


Article Title [Persian]

مرور و طبقه بندی نگرش های مدل سازی فرآیندهای هیدرولوژی خاک

Authors [Persian]

  • کامران داوری
  • بیژن قهرمان
  • مرتضی صادقی
بخش مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، جمهوری اسلامی ایران
Abstract [Persian]

برای استفاده از فرآیندهای هیدرولوژی خاک (SHP)، که در سال­های اخیر شدیداً کسترش یافته­اند، درک جامعی از این مدل­ها و نگرش­های مدل­سازی آنها ضروری به­نظر می­رسد. این نگرش­ها را می­توان به دو دسته­ی کلی کلاسیک و غیر کلاسیک تقسیم­بندی کرد. روش­های کلاسیک عمدتاً SHP را از طریق حل عددی و یا تحلیلی معادله­ی عمومی جریان غیراشباع (معادله­ی ریچاردز) مدل می­کنند. به­دلیل محدودیت­های روش­های کلاسیک، در سال­های اخیر تمایلی به استفاده از روش­های غیر کلاسیک شکل گرفته است. شبکه­های عصبی مصنوعی و  سیستم­های منطق فازی دو دسته­ی عمده از روش­های غیر کلاسیک به شمار می­آیند. در این مقاله روش­های رایج مدل­سازی SHP با تاکیدی بر کارهای فعلی مرور و مقایسه شده­اند. هم­چنین روش­های مدل­سازی توابع هیدرولیکی خاک به­ عنوان یک بخش عمده از مدل­های SHP به­طور مختصر مرور شده­اند. در نهایت تقسیم­بندی­هایی برای  مدل­های SHP از دیدگاه­های مختلف ارائه شده است.

Keywords [Persian]

  • روش¬های مدل¬سازی
  • سیستم¬های منطق فازی؛ شبکه های عصبی مصنوعی
  • فرآیندهای هیدرولوژی خاک
  • کلاسیک