مدل‌سازي فرسايش‌پذيري بادي خاك در برخي زمين‌هاي مستعد به فرسايش استان كرمان با استفاده از محاسبات نرم

دانشگاه ولي عصر(عج) رفسنجان

دكتري

در بسياري از موارد، درك ما از مسائل خاك (به‌عنوان مثال، فرسايش بادي) به‌سبب تعدد و پيچيدگي فاكتورهاي مؤثر بر آن‌ها محدود مي‌شود. اين پژوهش با هدف ارزيابي قابليت تكنيك¬هاي نوين داده‌كاوي در راستاي پيش¬بيني شدت و خطر فرسايش بادي انجام شد. به¬منظور دست‌يابي به يك مجموعه داده مناسب و قابل اطمينان؛ با طرح‌ريزي يك الگوي شبكه‌اي، نمونه¬هاي خاك از 118 نقطه مشاهداتي جمع¬آوري گرديدند. نمونه¬هاي مزبور براي اندازه¬گيري ويژگي¬هاي فيزيكي و شيميايي مورد تجزيه و تحليل قرار گرفتند. علاوه بر آن، در هر نقطه مورد مطالعه، فرسايش‌پذيري بادي خاك با استفاده از تونل باد قابل حمل، ميزان پوشش سنگريزه‌اي و گياهي با استفاده از روش كوادرات اندازه‌گيري گرديدند. در ادامه، يك الگوريتم تركيبي ژنتيك-شبكه‌ي عصبي مصنوعي (GA-ANN) براي شناسايي مهم‌ترين ويژگي‌هاي مؤثر بر فرسايش‌پذيري خاك توسعه داده شد. علاوه بر آن، از يك شبكه‌ي عصبي پرسپترون چند لايه (MLP) براي كمّي‌سازي رابطه بين فرسايش‌پذيري و ويژگي‌هاي زوديافت خاك استفاده گرديد. به¬علاوه، براي ارزيابي و نقشه‌برداري خطر فرسايش بادي، يك چارچوب ارزيابي خطر شامل فاكتورهاي مديريتي، آب و هوا، خاك، توپوگرافي، زمين‌شناسي و ارزش سرمايه با استفاده از شبكه‌هاي باور بيزين (BBNs) توسعه داده شد. نتايج نشان داد كه شش ويژگي‌ شامل پوشش سنگريزه‌اي، شن خيلي درشت، شن خيلي ريز، پايداري خاك‌دانه‌ها، كربنات كلسيم معادل و پايداري سله سطحي، بيش‌ترين تأثير را بر فرسايش‌پذيري خاك‌هاي مورد مطالعه داشتند. ضريب تبيين (R2)، ميانگين درصد خطاي مطلق (MAEP) و ريشه ميانگين مربعات خطا (RMSE) براي عملكرد مدل شبكه‌ي عصبي مصنوعي (براي داده‌هاي آزمون) به¬ترتيب برابر با 89/0، 11/27 و 26/4 درصد بودند. نتايج حاكي از آن بود كه مدل MLP، به¬خوبي توانست روابط پيچيده بين فرسايش‌پذيري خاك و ويژگي‌هاي انتخاب¬‌شده توسط الگوريتم تركيبي GA-ANN را پيش‌بيني و كمّي‌سازي كند. همچنين، مدل BBN پيش‌بيني‌هاي قابل قبولي براي مؤلفه‌هاي آسيب‌پذيري خاك به نيروي فرساينده باد، پيامد و خطر فرسايش بادي در مناطق مورد مطالعه ارائه داد. بر اساس رگرسيون‌هاي خطي ايجادشده، يك رابطه مثبت (R2=0.82) و يك رابطه منفي (R2=0.72) بين مقادير اندازه‌گيري¬‌شده فرسايش‌پذيري بادي خاك و احتمالات اختصاص داده ‌شده به‌¬ترتيب براي حالت‌هاي زياد و كم مؤلفه آسيب‌پذيري خاك وجود داشت. به¬طور كلي؛ رويكردهاي مدل‌سازي مورد استفاده، عملكرد قابل قبولي در راستاي دستيابي به اهداف پژوهش حاضر نشان دادند. بنابراين، مدل‌هاي توسعه داده شده در اين پژوهش مي‌توانند براي مطالعه فرسايش بادي در ساير مناطق با چالش‌هاي مشابه، مورد استفاده قرار گيرند.

57333

دانشگاه وليعصر رفسنجان

علي اصغر بسالت پور-حسين شكفته

علوم و مهندسي خاك

حسين شيراني-عيسي اسفنديارپور