ارزیابی معادلات نفوذ، توابع انتقالی و شبکه های عصبی مصنوعی در برآورد نفوذ تجمعی آب به خاک

در پژوهش حاضر، داده های حاصل از آزمایش های نفوذپذیری صورت گرفته به روش استوانه های مضاعف در 210 نقطه از مناطق مختلف کشور جمع آوری گردید. همچنین، با حفر پروفیل در نزدیکی نقاط اندازه گیری نفوذ آب به خاک، لایه های پدوژنیک خاک مشخص و از دو افق پدوژنیکی سطحی نمونه برداری و ویژگی های رطوبت اوّلیّه، جرم ویژه ظاهری خاک، فراوانی نسبی ذرّات، میزان ماده ی آلی، درصد سنگریزه، میزان آهک، رطوبت ظرفیت زراعی و رطوبت پژمردگی دایم اندازه گیری گردید. در این پژوهش، دو گونه شبکه عصبی پی ریزی شد. در شبکه های گونه ی نخست، ویژگی های افق سطحی، به صورت سلسله ای، به عنوان متغیّرهای ورودی مورد استفاده قرار گرفت. در شبکه های عصبی گونه ی دوم، از ویژگی های دو افق پدوژنیکی و به روش تجزیه ی مولفه های اصلی به عنوان متغیّرهای ورودی استفاده گردید. نتایج مقایسه ی عملکرد مدل های نفوذ نشان داد که در مقایسه با دیگر مدل های مورد بررسی، عملکرد مدل کوستیاکوف-لوییز در برآورد نفوذ تجمعی از روندی پایدارتر برخوردار بود. به گونه ای که این مدل در اکثر مناطق، کلاس های بافتی خاک و کاربری های اراضی مورد بررسی حایز رتبه ی نخست ارزیابی گردید. به طور کلّی، مدل های هورتون، کوستیاکوف و فیلیپ مدل هایی کم برآوردگر و مدل های کوستیاکوف-لوییز، سازمان حفاظت خاک آمریکا (scs) و گرین و امپت مدل هایی بیش برآوردگر بودند. مدل های کوستیاکوف -لوییز و هورتون در اکثر مناطق مطالعاتی، کلاس های بافتی خاک و کاربری های اراضی مورد مطالعه به ترتیب، به طور سیستماتیک بیش برآوردگر و کم برآوردگر بودند. نتایج ارزیابی اعتبار توابع انتقالی و شبکه های پی ریزی شده نشان داد که تمامی شبکه های گزینشی بیش برآوردگر و تمامی توابع انتقالی کم برآوردگر بوده اند. همچنین، با افزایش زمان از ابتدای آزمایش نفوذپذیری، مقدار آماره ی rmse افزایش یافت. مقادیر آماره ی ضریب کارآیی مدل (ef) در تمامی توابع انتقالی و شبکه های پی ریزی شده مقداری مثبت و به طور کلّی، با گذشت زمان از ابتدای آزمایش نفوذپذیری، دارای روندی افزایشی بود. این امر حاکی از آن بود که با افزایش زمان از ابتدای آزمایش نفوذپذیری، کارآیی توابع انتقالی و شبکه های پی ریزی شده، بهبود یافته است. همچنین، شبکه های عصبی گونه ی نخست با میانگین rmsd معادل با 307/6 سانتی متر بهترین عملکرد را در برآورد منحنی نفوذ تجمعی داشتند.