محمدمهدی چاری؛ بیژن قهرمان؛ کامران داوری؛ علی اصغر خشنود یزدی
چکیده
به دست آوردن منحنی رطوبتی در آزمایشگاه زمان بر و پرهزینه می باشد. به این دلیل پژوهش گران روش هایی را ارائه کرده اند که به کمک آنها بتوان منحنی مشخصه را به آسانی به دست آورد. یکی از این روش ها، استفاده از هندسه فرکتال می باشد. از آنجا که به دست آوردن داده های فاز جامد یا توزیع اندازه ذرات (PSD) آسان تر از توزیع اندازه منافذ می باشد، تعیین ...
بیشتر
به دست آوردن منحنی رطوبتی در آزمایشگاه زمان بر و پرهزینه می باشد. به این دلیل پژوهش گران روش هایی را ارائه کرده اند که به کمک آنها بتوان منحنی مشخصه را به آسانی به دست آورد. یکی از این روش ها، استفاده از هندسه فرکتال می باشد. از آنجا که به دست آوردن داده های فاز جامد یا توزیع اندازه ذرات (PSD) آسان تر از توزیع اندازه منافذ می باشد، تعیین رابطه بین بعد فرکتال توزیع اندازه ذرات (DPSD) و بعد فرکتال منحنی رطوبتی (DSWRC) می تواند مفید واقع شود. از طرفی در بسیاری از داده های خاک، اطلاعات کاملی از منحنی دانه بندی نیز موجود نمی باشد و تنها سه جزء (درصد رس، سیلت و شن) از آن اندازه گیری می شود. این پژوهش با هدف تعیین DPSD با استفاده از داده های زود یافت خاک و همچنین ایجاد رابطه ای بین DPSD و DSWRC انجام گردید. برای این کار 54 نمونه خاک از مناطق شمالی ایران انتخاب و به شش کلاس بافتی لوم، لوم رسی، رسی، لوم رس شنی، لوم سیلتی و لوم شنی تقسیم بندی شد. DPSD با استفاده از روش بسط داده شده منحنی دانه بندی (Dm1) و روش استفاده از سه نقطه (شن، سیلت و رس) (Dm2) به دست آمد. نتایج نشان داد که بعد فرکتال توزیع اندازه ذرات به دست آمده با هر دو روش اختلاف معنی داری با یکدیگر ندارند. DSWRC نیز با استفاده از داده های مکش-رطوبت به دست آمد. نتایج حاکی از این بود که هر سه بعد فرکتال وابسته به بافت خاک بوده و با افزایش مقدار رس خاک مقدار آن افزایش می یابد. همچنین روابط رگرسیون خطی بین Dm1 و Dm2 با DSWRC با استفاده از 48 نمونه خاک ایجاد گردید که به ترتیب دارای ضریب تعیین 902/0 و 871/0 بودند. سپس بر اساس روابط به دست آمده، از چهار روش : 1- Dm1= DSWRC ، 2-استفاده از معادله رگرسیونی به دست آمده با Dm1 ، 3- Dm2= DSWRC و 4- استفاده از معادله رگرسیونی به دست آمده با Dm2 برای بیان DSWRC استفاده گردید. مدل ها برای تعیین درصد رطوبت خاک در مکش های مختلف با توجه به شاخص های آماری ریشه مربع میانگین خطاهای نرمال شده، میانگین خطا، نسبت خطای متوسط هندسی و راندمان مدلسازی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که به استثناء خاک لوم شنی در سایر خاک ها دقت روش ها مناسب بوده است. به طورکلی این پژوهش کارایی روش فرکتال را برای شبیه سازی منحنی رطوبتی با استفاده از داده زود یافت خاک با موفقیت اثبات کرد.
امیر حق وردی؛ بیژن قهرمان؛ علی اصغر خشنود یزدی؛ زهرا عربی
چکیده
چکیده
ظرفیت زراعی و پژمردگی دائم مهمترین نقاط پتانسیلی در مدل سازی و مدیریت آب مورد نیاز محصولات کشاورزی می باشند. روش های مستقیم تعیین میزان رطوبت هزینه بر و گران می باشد. بنابراین استفاده از توابع انتقالی برای تبدیل خصوصیات زودیافت خاک به خصوصیات هیدرولیکی یک راهکار مناسب برای حل این مشکل است. در این پژوهش کارایی مدل های شبکه عصبی ...
بیشتر
چکیده
ظرفیت زراعی و پژمردگی دائم مهمترین نقاط پتانسیلی در مدل سازی و مدیریت آب مورد نیاز محصولات کشاورزی می باشند. روش های مستقیم تعیین میزان رطوبت هزینه بر و گران می باشد. بنابراین استفاده از توابع انتقالی برای تبدیل خصوصیات زودیافت خاک به خصوصیات هیدرولیکی یک راهکار مناسب برای حل این مشکل است. در این پژوهش کارایی مدل های شبکه عصبی مصنوعی (NNs) آموزش داده شده با نمونه های خاک منتج از جریان خروجی چند مرحله ای (NeuroMultistep outflow) و مدل های نزدیک ترین K همسایه (KNN) در اشتقاق توابع انتقالی به منظور تعیین میزان رطوبت در ظرفیت زراعی و پژمردگی دائم برای 122 نمونه خاک از شمال و شمال شرق ایران مورد بررسی قرار گرفت. همچنین تاثیر عوامل ورودی مختلف و نوع داده به کار رفته برای اشتقاق هر دو روش معین شد. نتایج حاصله نشان دادند که در کل روش KNN (027/0RMSE= ) نسبت به NNs (037/0RMSE= ) نتایج بهتری داشت. همچنین می توان گفت که حساسیت مدل های شبکه عصبی به کیفیت و نوع داده های به کار رفته برای آموزش بسیار بالاست و همگن نبودن داده ها باعث کاهش کارایی مدل های شبکه عصبی و افزایش 100 درصدی خطا می شود. همچنین نتایج نشان دادند که در نظر گرفتن خصوصیات هیدرولیکی به عنوان متغیرهای ورودی در شبکه عصبی باعث ارتقاء نتایج مدل سازی می شود.
واژه های کلیدی: نزدیک ترین K همسایه، شبکه های عصبی مصنوعی، توابع انتقالی، ظرفیت زراعی، پژمردگی دائم
روزبه موذن زاده؛ بیژن قهرمان؛ کامران داوری؛ علی اصغر خشنود یزدی
چکیده
منحنی نگهداشت رطوبتی یکی از مهمترین ویژگیهای خاک است که کنش متقابل پتانسیل ماتریک و رطوبت خاک را تبیین مینماید. اندازهگیری مستقیم رطوبت و پتانسیل ماتریک خاک، معمولاً مستلزم صرف هزینه و زمان زیاد میباشد. برای حل این مشکل معمولا از روشهای غیر مستقیم در برآورد منحنی نگهداشت رطوبتی سود جسته میشود. یکی از این روشهای غیر مستقیم ...
بیشتر
منحنی نگهداشت رطوبتی یکی از مهمترین ویژگیهای خاک است که کنش متقابل پتانسیل ماتریک و رطوبت خاک را تبیین مینماید. اندازهگیری مستقیم رطوبت و پتانسیل ماتریک خاک، معمولاً مستلزم صرف هزینه و زمان زیاد میباشد. برای حل این مشکل معمولا از روشهای غیر مستقیم در برآورد منحنی نگهداشت رطوبتی سود جسته میشود. یکی از این روشهای غیر مستقیم استفاده از توابع انتقالی خاک است. در این تحقیق سه تابع انتقالی، مدلهای اول و دوم قربانی و همایی (1381) و مدل سپاسخواه و بندار (2002) که در ایران بهدست آمدهاند، در برآورد منحنی نگهداشت رطوبتی، در تعدادی از خاکهای کشورمان مورد ارزیابی قرارگرفتند. همچنین تلاش شد که با استفاده از اطلاعات در دسترس، توابع متفاوتی که کارایی بالاتری داشته باشند تهیه شود. بدین جهت 42 نمونه خاک با پراکندگی مکانی از مناطق شمالی کشور، شهرهای آمل، بابل و کرج انتخاب و به دو کلاس بافتی لوم (20 نمونه) و لوم رسی (22 نمونه) تقسیم شدند. در مرحله ارزیابی توابع موجود، تمامی 42 نمونه و در مرحله اشتقاق توابع جدید، 36 نمونه بکار گرفته شدند. شش نمونه باقیمانده (از هر کلاس بافتی، سه نمونه) در اعتبار سنجی توابع جدید مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد که در مرحله ارزیابی توابع موجود، مدلهای اول و دوم قربانی و همایی در برآورد رطوبت در تمام بازه پتانسیل ماتریک یکسان و تقریبا مناسب عمل میکنند، حال آنکه تابع سپاسخواه و بندار برآورد مناسبی ندارد. ضمن آنکه برآورد هیچکدام از این روشها در هیچیک از دو کلاس بافتی برتری محسوسی بر دیگری نداشت. در مرحله اشتقاق توابع جدید، توابع ارائه شده بسیار معنیدار بودند (05/0 p
روزبه موذن زاده؛ بیژن قهرمان؛ فریده فتحعلیان؛ علی اصغر خشنود یزدی
چکیده
چکیده
توابع انتقالی خاک را میتوان ابزاری کارآمد و مفید در برآورد بسیاری از خصوصیات خاک، به ویژه خصوصیات هیدرولیکی این محیط متخلخل دانست. مهمترین ویژگی این توابع، پرهیز از صرف زمان و هزینهایست که معمولا در روشهای مستقیم برآورد خصوصیات هیدرولیکی خاک، غیر قابل اجتناب است. Rosetta بسته نرم افزاری است که از توابع انتقالی با ماهیت شبکههای ...
بیشتر
چکیده
توابع انتقالی خاک را میتوان ابزاری کارآمد و مفید در برآورد بسیاری از خصوصیات خاک، به ویژه خصوصیات هیدرولیکی این محیط متخلخل دانست. مهمترین ویژگی این توابع، پرهیز از صرف زمان و هزینهایست که معمولا در روشهای مستقیم برآورد خصوصیات هیدرولیکی خاک، غیر قابل اجتناب است. Rosetta بسته نرم افزاری است که از توابع انتقالی با ماهیت شبکههای عصبی مصنوعی در برآورد خصوصیات هیدرولیکی خاک، در قالب چهار مدل مختلف، سود میجوید. در این تحقیق تأثیر نوع و تعداد متغیرهای ورودی در این برنامه بر روی برآورد منحنی نگهداشت رطوبتی و هدایت هیدرولیکی اشباع تعدادی از خاکهای مناطق شمالی کشور که در دو کلاس بافتی لوم و لوم رسی طبقه بندی شده بودند (USDA)، بررسی شد. از شاخصهای آماری ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، میانگین خطا (ME)، نسبت خطای متوسط هندسی (GMER) و نسبت خطای انحراف استاندارد هندسی (GSDER) به منظور ارزیابی مدلهای برنامه Rosetta استفاده شد. نتایج نشان داد که افزوده شدن وزن مخصوص ظاهری به متغیرهای ورودی توابع انتقالی، در مورد منحنی نگهداشت رطوبتی در هر دو کلاس بافتی منجر به کاهش دقت مدل شده، هر چند این کاهش در هیچکدام از دو کلاس بافتی معنیدار نبود. در مورد هدایت هیدرولیکی اشباع نیز، افزوده شدن وزن مخصوص ظاهری، تأثیری مثبت و منفی بر روی مقادیر شاخصهای آماری RMSE، ME، GMER و GSDER به ترتیب در کلاس بافتی لوم و لوم رسی داشت. همچنین افزوده شدن یک و دو نقطه نگهداشت رطوبتی (میزان رطوبت در پتانسیلهای ماتریک 33- و 1500- کیلوپاسکال) هرکدام به میزان موثری مقدار ریشه میانگین مربعات در دامنه پتانسیل ماتریک متوسط، 33- تا 500- کیلوپاسکال، خصوصا در 33- کیلوپاسکال را کاهش داد. تمامی مدلهای توابع انتقالی، چه در مورد هدایت هیدرولیکی اشباع و چه برآورد رطوبت در پتانسیلهای ماتریک متفاوت، تمایل به کم برآورد این دو خصوصیت داشتند.
واژههای کلیدی: توابع انتقالی، خصوصیات هیدرولیکی، منحنی نگهداشت رطوبتی، هدایت هیدرولیکی اشباع، Rosetta، ایران
