هدایت هیدرولیکی اشباع خاک از مهم ترین ویژگی های فیزیکی خاک است که اهمیتی ویژه در شناخت، بررسی و مدل سازی ترابری آب، املاح و آلاینده ها در محیط های متخلخل دارد. با وجود پژوهش های پرشمار که پیرامون اندازه گیری مستقیم هدایت هیدرولیکی اشباع صورت گرفته است، این روش ها هم چنان پرهزینه، زمان بر و تخصصی هستند. از این رو، برآورد هدایت هیدرولیکی اشباع با استفاده از روش هایی سریع، کم هزینه و با دقتی قابل قبول از جمله توابع انتقالی خاک، ضروری است. هدف از این پژوهش برآورد هدایت هیدرولیکی اشباع با استفاده از پارامترهای زودیافت خاک شامل توزیع اندازه ذرات، جرم ویژه ظاهری، تخلخل کل، تخلخل موثر، درصد رطوبت در مکش 0.3 و 15 بار، درصد آهک، درصد مواد آلی، pH و EC با بهره گیری از شبکه عصبی مصنوعی بود. به این منظور، در منطقه چهل دین در محدوده شهرستان گرگان هدایت هیدرولیکی اشباع با استفاده از دستگاه نفوذسنج گوالف در 27 مکان در عمق های 35-10، 35-15 و 35-20 (81 = 3×27) اندازه گیری و از همان نقاط نمونه برداری خاک نیز صورت گرفت. سپس ویژگی های زودیافت خاک، در آزمایشگاه اندازه گیری و نتایج اولیه به دست آمد. بر پایه نتایج تجزیه حساسیت، درصد شن و رس، درصد رطوبت در مکش 0.3 بار، تخلخل کل و میانگین هندسی اندازه ذرات به ترتیب به عنوان پارامترهای حساس در برآورد هدایت هیدرولیکی اشباع بودند. در نهایت به منظور تخمین سریع و کم هزینه هدایت هیدرولیکی اشباع، با استفاده از پارامترهای حساس، مدل هایی گوناگون طراحی شدند. نتایج نهایی مقایسه مدل ها نشان داد که بهترین مدل از نظر دقت و سرعت تخمین هدایت هیدرولیکی اشباع مدلی بود که از پارامترهای ورودی لگاریتم میانگین هندسی قطر ذرات، تخلخل کل و درصد شن و رس استفاده شد.

به منظور تعیین ویژگی های خاک لازم است مقاومت خاک به نفوذ توسط ابزارهایی که دارای دقت بالا هستند، اندازه گیری شود. یکی از ابزارهایی که اغلب به طور گسترده مورد استفاده قرار می گیرد نفوذسنج مخروطی است. نفوذسنج مخروطی با محاسبه شاخص مخروطی خاک در عمق های مختلف، قادر است اطلاعات سودمندی را در مورد خاک به دست آورد. در این تحقیق نفوذ سنج مخروطی دیجیتال طراحی و ساخته شد و سپس برای ارزیابی آن شاخص مخروطی زمین چمنی در سه سطح رطوبتی 13%، 34% و 86% اندازه گیری شد. دستگاه ساخته شده دارای سیستم سنجش نیرو با دقت 1.96 نیوتن و سیستم سنجش جابه جایی با دقت 0.01 میلی متر بود. با انجام آزمایش ها بر روی زمین چمنی مشخص شد که با افزایش رطوبت مقدار مقاومت به نفوذ زمین چمنی کاهش می یابد. در هر سه سطح رطوبتی بعد از افزایش جزیی (به میزان 0.1 مگاپاسکال) در مقدار شاخص مخروطی، نفوذ به میزان قابل توجهی افزایش پیدا کرد. مقدار فشار بحرانی در سطح رطوبتی 13%، نسبت به سایر سطوح رطوبتی بیشتر بود.

یکی از مقوله های مهم کشاورزی، فشردگی خاک است. برای اندازه گیری این پارامتر، روش های متعددی وجود دارد. یکی از این روش ها، اندازه گیری میزان نیروی مورد نیاز در واحد سطح برای نفوذ یک مخروط فولادی با ابعاد استاندارد و با سرعت ثابت است. این پارامتر «شاخص مخروطی» نامیده می شود. برای اندازه گیری شاخص مخروطی از دستگاه نفوذ سنج استفاده می شود. در این تحقیق یک دستگاه نفوذسنج پشت تراکتوری پس از طراحی، ساخته شد و مورد ارزیابی قرار گرفت. این دستگاه شامل پنج قسمت قاب، واحد محرک هیدرولیکی، مبدل نیرو (لودسل)، واحد اندازه گیری عمق، و سیستم تحصیل اطلاعات است. دستگاه قابل نصب بر اتصال سه نقطه تراکتورهای گروه III است و سیستم هیدرولیک آن می تواند سرعت ثابت مورد نیاز 3) سانتی متر بر ثانیه مطابق با استاندارد (ASAE, S313.3 را تامین کند. در این دستگاه برای اندازه گیری نیرو از مبدل تیری یک سرگیردار و برای اندازه گیری عمق از حسگر فرستنده وگیرنده نوری استفاده شده است. برای دریافت و ذخیره داده ها، سیستم تحصیل اطلاعات با استفاده از میکروکنترلر طراحی و ساخته شد. در مرحله ارزیابی دستگاه، با مقایسه داده های دستگاه پشت تراکتوری با داده های دستگاه دستی Eijkelkamp مشخص شد که در سطح اطمینان 95 درصد اختلاف معنی داری بین آنها وجود ندارد. سرانجام اینکه کارایی دستگاه قابل اطمینان  عملکرد قسمت های مکانیکی و الکتریکی آن بدون مشکل است.

نفوذسنج ها وسایلی هستند که برای تعیین مقاومت نفوذ خاک در عمق های مختلف به کار می روند و نتایج حاصل از آنها را می توان در کاربردهای مختلفی مانند راه سازی، نظامی و کشاورزی استفاده کرد. در این تحقـیق، مقـادیـر شـاخـص مخـروطی - عمق نفوذسنج تراکتوری ساخته شده و نوع دستی استاندارد (مدل SP1000) مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفت. در هر دو دستگاه از یک مبدل تیری یک سر گیردار و حس گر نوری به ترتیب برای اندازه گیری مقاومت نفوذ و عمق استفاده گردید. آزمایش های نفوذ برروی دو نوع زمین شخم خورده و کلشی و در دو کرت انجام گرفت. در هر کرت، ده نقطه به صورت تصادفی انتخاب شد و در هر نقطه آزمایش ها توسط هر دو دستگاه انجام گرفت. نتایج حاصل از آزمایش در نفوذسنج دستی به صورت داده در حافظه کامپیوتری آن ثبت شد و نتایج نفوذسنج تراکتوری به صورت نمودار توسط یک ثبات x-t ترسیم گردید. ارتباط بین شاخص مخروطی نفوذسنج دستی و تراکتوری از طریق رگرسیون و ضریب همبستگی در هر دو نوع زمین تعیین شد که مقادیر آن به ترتیب برابر با r2=0.97 و r2=0.96 به دست آمد. با استفاده از آزمون مقایسه میانگین ها مشخص شد که بین شاخص های نفوذ دو دستگاه در هر دو نوع زمین کلشی و شخم خورده در سطح احتمال 5 درصد اختلاف معنی داری وجود نداشت. بنابراین با توجه به مزیت های نفوذ سنج تراکتوری، از این دستگاه می توان در تحقیقات مربوط به مقاومت خاک استفاده کرد.

در این تحقیق آنالیزهای مختلف پرمامتر گلف و روش چاهک معکوس، جهت تعیین مناسبترین روش اندازه گیری هدایت هیدرولیکی اشباع خاکهای لومی بوسیله نفوذ سنج گلف، مطالعه شدند. آزمایشها در قالب طرح بلوکهای کامل تصادفی (5 تیمار و 21 تکرار به صورت نامتعادل) در مزرعه تحقیقاتی پردیس ابوریحان انجام گرفت. تجزیه و تحلیل آماری نتایج آزمایشها با استفاده از نرم افزار SAS 9.0 انجام شد. بر اساس تجزیه و تحلیل آماری نتایج، میانگین هدایت هیدرولیکی آنالیز رگرسیون ریچارد به ازای عمق استغراق H= 0.15 متر، به میانگین مقادیر آنالیز دو عمقی نسبتا نزدیک بوده و بیشترین ضریب همبستگی (r=0.72) را با روش چاهک معکوس داشته است. همچنین مقادیر هدایت هیدرولیکی بدست آمده از روش چاهک معکوس بزرگتر از مقادیر متناظر آنالیزهای گلف بوده است. بر پایه نتایج، آنالیز رگرسیون ریچاردز، مناسبترین روش تعیین هدایت هیدرولیکی اشباع خاک لومی بوسیله پرمامتر گلف است و توصیه می شود محاسبات این آنالیز بر اساس عمق استغراق دوم صورت گیرد.

امروزه استفاده از نقشه های پهنه بندی به عنوان سند اصلی هدایت و کنترل تحولات کالبدی و نظارت بر ساخت و ساز در عرصه-های شهری مورد توجه قرار گرفته است. کاربرد این نقشه ها به منظور جلوگیری از تداخل غیرضروری و نامناسب کاربری ها و ارتقاء کیفیت و کارایی محیط شهری اهمیت زیادی دارد. کوشش های فراوانی به منظور تدوین نقشه های پهنه بندی و تعیین محدوده-های وقوع پدیده های مخاطره آمیز ناشی از زلزله با میزان احتمالات مختلف مانند نقشه های پهنه بندی خطر زمین لغزش های ناشی از زلزله و خطر روانگرایی و نقشه های پهنه بندی پارامترهای مختلف ژئوتکنیکی انجام شده است. با استفاده از این نقشه ها، با توجه به نوع و اهدافشان بر مبنای استاندارد های موجود و بانک های اطلاعاتی گسترده، می توان هزینه ها را کاهش و سرعت تصمیم گیری در قضاوت های مهندسی را افزایش داد. شهر قم به عنوان یک از شهرهای پرجمعیت کشور، به دلیل توسعه و گسترش روز افزون و افزایش فعالیت های عمرانی از یک طرف و وجود منابع خطر از جمله گسل های خضر و قیزقلعه، بی شک در معرض مخاطرات زمین شناسی نظیر زلزله است. در این تحقیق با استفاده از اطلاعات ژئوتکنیکی به دست آمده و داده های مربوط به تعداد 3500 آزمایش نفوذ سنجی دینامیکی حاصل از بررسی 650 گمانه در 250 محل مختلف شهر قم و همچنین با بهره گیری از رابطه مربوط به محاسبه سرعت موج برشی از نتایج آزمایش نفوذ سنجی دینامیکی، نقشه پهنه بندی تیپ زمین بر مبنای ویرایش چهارم استاندارد 2800 ایران، در گستره آبرفت های شهر قم تهیه شده است.

تعیین خصوصیات هیدرولیکی خاک غیراشباع، در تشخیص و فهم بسیاری از فرآیندها بسیار مهم می باشد.ازآن جمله می توان به نفوذ رواناب، بارندگی، انتقال املاح، آلودگی ها و مواد غذایی در خاک و جذب املاح توسط ریشه گیاه اشاره نمود. به تازگی دستگاه نفوذسنج دیسک به عنوان یکی از رایج ترین ابزار اندازه گیری صحرایی خصوصیات هیدرولیکی سطحی خاک غیراشباع شناخته شده است. در این تحقیق، به منظور بررسی رابطه بین منحنی جذب و هدایت هیدرولیکی غیر اشباع خاک آزمایش های صحرایی در شش تکرار به فواصل یک متر از همدیگر در سه ناحیه (ناحیه اول با بافت سیلتی لوم و ناحیه دوم و سوم با بافت لوم) انجام گرفت. در کلیه تکرارها، سرعت های نفوذ پایدار در سطح خاک درپنج مکش متوالی 15، 10، 6، 3 و صفر سانتی متر اندازه گیری شد. سپس جهت تخمین ضریب جذب در همان مکش ها، از روش مشتق گیری (تحلیل ناپایدار) و تحلیل پایدار، استفاده گردید. نتایج این تحقیق نشان داد که منحنی جذب )(S(h) ، همانند منحنی هدایت هیدرولیکی غیراشباع ((h)(k، از یک تابع نمایی تبعیت نموده و این فاکتور با مکش رابطه عکس دارد به طوری که با افزایش فشار (کاهش مکش)، میزان جذب افزایش می یابد. همچنین مشاهده شدکه روش تحلیل ناپایدار مقادیر جذب را در تمامی مکش ها بیشتر از روش تحلیل پایدار تخمین می زند و این تفاوت ها در مکش های 3- و صفر سانتی متر معنی دار است. نتایج این تحقیق بیانگر رابطه عکس فاکتور جذب خاک با پارامتر a و رابطه عکس پارامتر α با درجه استحکام و پایداری ساختمان خاک می باشد. هم چنین مشاهده شد که حساسیت فاکتور جذب به ساختمان خاک بیشتر از هدایت هیدرولیکی می باشد

یکی از مهمترین نکات طراحی سامانه های آبیاری سطحی، تعیین پارامترهای نفوذ می باشد. به خصوص اینکه در نظر گرفتن کاهش نفوذ بر پیچیدگی تخمین آن در آبیاری موجی افزوده است. هدف از پژوهش حاضر، ارزیابی مزرعه ای روش نقطه ای نفوذسنج موجی و مدل توسعه یافته نفوذ به منظور شبیه سازی نفوذ در موج های پیشروی آبیاری موجی می باشد. به همین منظور، استوانه نفوذسنج موجی با قابلیت قطع و وصل جریان ورودی طراحی و ساخته شد. تعداد 30 آزمایش نفوذسنجی در قالب چهار تیمار زمان و نسبت موج برای جریان موجی و یک تیمار جریان پیوسته که هر کدام در سه تکرار و در دو نوبت زمانی به فاصله هشت روز انجام گرفت. معادله نفوذ کوستیاکوف به منظور تخمین نفوذ در موج های مختلف جریان آب استفاده شد. در مدل توسعه داده شده، به منظور تطبیق دادن معادله نفوذ کوستیاکوف با شرایط خاک مزرعه در موج های دوم و سوم، از یک ضریب کاهنده استفاده گردید. به منظور مقایسه تیمارهای مختلف از مقادیر نفوذ تجمعی و همچنین تغییرات آن در هر موج استفاده شد. نتایج نشان داد، مقدار نفوذ در موج های دوم و سوم نسبت به موج اول کاهش قابل ملاحظه ای دارد. بیشترین اثر موج بر کاهش نفوذ در موج دوم مشاهده شد به طوری که مقدار نفوذ تجمعی در موج دوم نسبت به موج اول به طور میانگین کاهش بیش از 50 درصدی را داشت. نتایج به دست آمده از مدل توسعه یافته نفوذ انطباق قابل قبولی با داده های مشاهداتی داشت به طوری که میانگین مقادیر ضریب تعیین و ریشه میانگین مربعات خطا به ترتیب 93/0 و 09/0 سانتی متر برآورد شد. نتایج حاصل از آزمایش های نفوذسنجی و همچنین مدل توسعه یافته نشان داد، جریان موجی موجب کاهش 46 تا 76 درصدی عمق آب نفوذ یافته تجمعی نسبت به جریان پیوسته می گردد.