اشتقاق توابع انتقالی مناسب برای برآورد برخی ویژگی‎های دیریافت خاک

نویسندگان

چکیده مقاله:

سابقه و هدف: اندازه‎گیری مستقیم برخی خواص خاک ممکن است مشکل، هزینه‎بر و وقت‎گیر باشد. بنابراین این خواص می‎توانند به اسانی از داده‎های زودیافت تخمین زده شوند. ظرفیت تبادل کاتیونی یک شاخص مهم حاصل‎خیزی و ظرفیت ذخیره آلاینده‎ها در خاک می‎باشد. ویژگی‎های هیدرودینامیکی خاک تعیین کننده جریان آب در خاک-گیاه- اتمسفر بوده که کنترل کننده فرآیندهایی مانند تغذیه آبی و جریان عناصر مغذی بین خاک و پوشش گیاهی می‎باشد. شناخت خواص هیدرودینامیک خاک برای مدلسازی فرآیندهای فیزیکی مربوط به ذخیره رطوبت خاک دارای اهمیت است. علی‎رغم پیشرفت‎های زیاد در روش‎های اندازه‎گیری، تعیین دقیق خواص هیدرولیکی خاک بخصوص برای خاک‎های دست‎نخورده و در محدوده خشک منحنی رطوبتی همچنان مشکل است. همچنین اندازه‎گیری خواص هیدرولیکی و ظرفیت تبادل کاتیونی خاک زمان‎بر، مشکل و پر‎هزینه است. به همین دلیل، این مطالعه سعی در توسعه توابع انتقالی مناسب برای تخمین رطوبت ظرفیت زراعی، نقطه پژمردگی دایم و ظرفیت تبادل کاتیونی خاک‎های نواحی جنوب استان گیلان دارد. مواد و روش‎ها: محدوده مورد مطالعه درمنطقه گیلوان در جنوب استان گیلان واقع شده است. اقلیم منطقه اریدیک بوده، بارندگی سالیانه 245 میلی‎متر و میانگین درجه حرارت 18 درجه سانتی‎گراد است. 240 نمونه خاک از لایه 0 تا 30 سانتی‎متری جمع آوری شد. سپس خواصی چون رس، شن و سیلت، آهک، مواد آلی، جرم مخصوص ظاهری و گچ اندازه‎گیری شدند. اولین مرحله در مطالعات آماری بررسی نرمال بودن داده‎ها است. برای تعیین نرمال بودن داده‎ها ازآزمون کولموگروف-اسمیرنوف استفاده شد. داده‎ها به دو دسته آزمون (25%) و آموزش (75%) تقسیم شدند. این تقسیم‎بندی به گونه‎ای انجام گرفت که ویژگی‎های آماری هر دو گروه مثل حداقل، حداکثر، انحراف معیار و ... یکسان باشند. سپس مدل‎های رگرسیون و شبکه عصبی بر داده‎های آموزش اعمال شد. برای جلوگیری از خطا در فرآیندهای شبکه عصبی، داده‎ها به مقیاس استاندارد از 1/0 تا 9/0 تبدیل شد. توابع پرسپترون چند لایه، پس انتشار، و لونبرگ-مارکواردت برای توسعه شبکه‎های عصبی مصنوعی توسعه یافت. برای ارزیابی مدلها از معیارهای RMSE، R2، و MEF استفاده شد. یافته‎ها: در تجزیه رگرسیون، برای ظرفیت تبادل کاتیونی، درصد رس و ماده‎آلی، برای مقدار ظرفیت زراعی، رس، سیلت و جرم مخصوص ظاهری و برای نقطه پژمردگی دایم، درصد رس دارای تأثیر معنادار در مدل‎های توسعه یافته بودند. ضرایب تبیین در مدل‎های رگرسیون ایجاد شده برای ظرفیت تبادل کاتیونی، ظرفیت زراعی و نقطه پژمردگی دایم به ترتیب برای خطی 72/0، 84/0 و 73/0 و غیرخطی 78/0، 87/0 و 74/0 بودند. بهترین توابع انتقالی توسعه یافته برای خواص دیر یافت در شبکه عصبی مصنوعی از مدل پرسپترون چندلایه با 2 لایه پنهان، 8 نرون برای ظرفیت زراعی و پژمردگی و 6 نرون برای ظرفیت تبادل کاتیونی با در نظر گرفتن همه ورودی‎ها بدست آمد. ضریب تبیین برای ظرفیت تبادل کاتیونی 98/0، رطوبت ظرفیت زراعی 99/0 و رطوبت نقطه پژمردگی دائم 98/0 بود. مدل‎های شبکه عصبی برای تعیین خواص دیریافت با ورودی از داده‎های زودیافت که دارای بیشترین ضریب حساسیت بودند، طراحی شدند. نتایج این مدل‎ها شبیه به مدل‎های رگرسیون غیرخطی بود. نتایج در استفاده از داده‎های آزمون، نشان داد که مدل‎های بدست آمده از شبکه‎های عصبی با ورودی شامل همه داده‎های زودیافت دقیق‎تر از مدل‎های رگرسیون بود. نتیجه‎گیری: در روش رگرسیون، مدل‎های غیرخطی برای پیش‎بینی خواص دیریافت دقیق‎تر از مدل‎های خطی بودند. در شبکه‎های عصبی مصنوعی مدل‎هایی با تمام ورودی‎های زودیافت دقیق‎تر از مدل‎هایی بودند که شامل ورودی‎های زودیافت که دارای بیشترین ضریب حساسیت بودند. در صورتی‎که تعداد داده‎های زودیافت ورودی کافی نباشند مدل‎های رگرسیونی می‎توانند دقت قابل قبولی داشته باشند. اما اگر این داده‎ها کافی باشند شبکه‎های عصبی مصنوعی دقت بیشتری خواهند داشت. دقت شبکه‎های عصبی با کاهش پارامترهای ورودی کاهش می‎یابد.

برای دانلود باید عضویت طلایی داشته باشید

برای دانلود متن کامل این مقاله و بیش از 32 میلیون مقاله دیگر ابتدا ثبت نام کنید

اگر عضو سایت هستید لطفا وارد حساب کاربری خود شوید

منابع مشابه

برآورد برخی خصوصیات هیدرولیکی خاک با استفاده از توابع انتقالی

ظرفیت زراعی (Field Capacity, FC) و نقطه پژمردگی دائم (Permanent Wilting Point, PWP) در تعیین عمق خالص آب آبیاری موثر می­باشند. با این‌حال اندازه‌گیری مستقیم این خصوصیات به خصوص در سطوح وسیع، مشکل، زمان ­بر و پر ­هزینه است. توابع انتقالی خاک جزو روش‌های غیر مستقیمی است که می‌تواند جایگزین روش‌های مستقیم گردد. در این تحقیق ابتدا عملکرد شش تابع انتقالی موجود در منابع در برآورد رطوبت در نقاط FC و P...

متن کامل

اشتقاق توابع انتقالی برای برآورد پایداری خاکدانه‌های تر با استفاده از ابعاد فرکتالی ذرات و خاکدانه‌ها

هدف از این پژوهش بررسی تأثیر ابعاد فرکتالی ذرات و خاکدانه­ها به عنوان متغیرهای اضافی بر بهبود دقت برآورد میانگین وزنی قطر خاکدانه‌های تر MWDwet)) با به­کارگیری توابع انتقالی رگرسیونی و شبکه عصبی مصنوعی بود. به­این منظور، تعداد 90 نمونه خاک از اراضی زراعی، مرتعی و جنگلی استان اردبیل برداشته ‌شد. توزیع اندازه ذرات اولیه خاک ( mm2-0) و خاکدانه­ها ( mm75/4-0) تعیین و به­ترتیب مدل فرکتالی ینگ و همکا...

متن کامل

اشتقاق توابع انتقالی برای تخمین پارامتر های معادلۀ نمایی دوگانۀ منحنی مشخصۀ آبِ خاک

    منحنی مشخصۀ آبِ خاک، یکی از پارامترهای تعیین­کننده در مطالعۀ حرکت آب و املاح در خاک است. اندازه­گیری مستقیم منحنی مشخصۀ آبِ خاک زمان­بر و پرهزینه است و توابع انتقالی را می­توان به­عنوان یک روش برآورد غیرمستقیم منحنی مشخصۀ آبِ خاک از ویژگی­های زودیافت خاک به‌کار گرفت. دکستر و همکاران به‌تازگی معادلۀ نمایی دوگانۀ جدیدی را برای منحنی مشخصۀ آبِ خاک معرفی کرده‌اند که پارامترهای آن ماهیت فیزیکی مشخصی...

متن کامل

اشتقاق توابع انتقالی برای برآورد برخی خصوصیات هیدرولیکی و مکانیکی خاک در اراضی جنگلی فندقلوی اردبیل

اندازه گیری مستقیم ویژگی های هیدرولیکی و مکانیکی خاک وقت گیر، هزینه بر و گاهی اوقات به دلیل خطاهای آزمایشی و عدم یکنواختی خاک غیرواقعی است. از طرفی، این ویژگی ها را می توان از روی ویژگی های زودیافت خاک با استفاده از توابع انتقالی (ptf) خاک برآورد نمود. هدف از این پژوهش ارائه مدل های رگرسیونی بر اساس ویژگی های زودیافت خاک برای برآورد ویژگی های دیریافت خاک شامل: مقاومت مکانیکی، پارامترهای ? و n د...

15 صفحه اول

اشتقاق و ارزیابی تابع انتقالی طیفی و تابع انتقالی خاک به منظور برآورد ظرفیت تبادل کاتیونی

ظرفیت تبادل کاتیونی (CEC) یکی از مهم‌ترین ویژگی‌های فیزیکو­شیمیایی خاک است که در حاصلخیزی خاک و مدیریت کیفیت آن اهمیت بسیاری دارد. اندازه­گیری CEC به‌روش مستقیم دشوار، زمان‌بر و پر هزینه می­باشد. هدف از این پژوهش، ارزیابی عملکرد داده‌های طیفی خاک در مقایسه با ویژگی‌های مبنایی خاک به­عنوان متغیرهای ورودی توابع انتقالی در برآورد CEC خاک می‌باشد. بدین منظور، تعداد 120 نمونه خاک از منطقه مورد مطالع...

متن کامل

منابع من

با ذخیره ی این منبع در منابع من، دسترسی به آن را برای استفاده های بعدی آسان تر کنید

ذخیره در منابع من قبلا به منابع من ذحیره شده

{@ msg_add @}


عنوان ژورنال

دوره 23  شماره 4

صفحات  203- 217

تاریخ انتشار 2016-10-22

با دنبال کردن یک ژورنال هنگامی که شماره جدید این ژورنال منتشر می شود به شما از طریق ایمیل اطلاع داده می شود.

میزبانی شده توسط پلتفرم ابری doprax.com

copyright © 2015-2023