ارائه توابع انتقالی جهت پیش بینی هدایت هیدرولیکی اشباع خاک های گراولی با استفاده از رگرسیون حداقل مربعات جزئی

نوع مقاله : مقالات پژوهشی

نویسندگان

چکیده

چکیده
هدایت هیدرولیکی اشباع (Ks) یکی از مهمترین پارامترهای فیزیکی خاک بوده که اندازه گیری مستقیم آن پرهزینه و وقت گیر می باشد. از این رو روش های غیر مستقیم پیش بینی Ks، مانند توابع انتقالی، گسترش یافته اند. مطالعات انجام شده نشان داد که توابع انتقالی متداول در مراجع، در مورد خاک های گراولی منجر به پیش بینی های مناسبی از Ks نمی شوند. از این رو، این پژ‍وهش با هدف ارائه توابع انتقالی جدید صورت گرفت. در این پژوهش برخی ویژگی های فیزیکی مربوط به 49 نمونه خاک گراولی با درصد گراول بین 5/6 تا 40 در محدوده پردیس دانشگاه فردوسی مشهد، شامل Ks، چگالی ظاهری و منحنی توزیع اندازه ذرات اندازه گیری شد. اندازه گیری ها در یک شبکه مربعی منظم با فواصل 4 متر صورت گرفت. برای اندازه گیری Ks از روش چاهک معکوس استفاده شد. جهت تعیین مؤثرترین پارامترها برای پیش بینی Ks، ابتدا ترکیب های مختلفی از متغیرهای مستقل انتخاب گردید. سپس برای هرکدام از ترکیب ها با استفاده از روش رگرسیون بهترین زیرمجموعه از متغیرها جهت رگرسیون مشخص شد. با استفاده از رگرسیون حداقل مربعات جزئی و استفاده از داده های اندازه گیری شده، برای هر حالت مقدار Ks پیش بینی شد. به منظور ارزیابی اعتبار توابع بدست آمده نیز از روش اعتبارسنجی متقابل استفاده گردید. نتایج نشان داد که مؤثرترین متغیرهای مستقل جهت پیش بینی Ks، مجذور پارامترهای انحراف معیار هندسی، میانگین هندسی و میانه قطر کل ذرات می باشد. شاخص های R2، RMSE، MAE و R2pred در مورد تابعی که از این پارامترها استفاده می کند به ترتیب برابر 40/0، 245/0، 208/0 و 30/0 می باشد.

واژه های کلیدی: توابع انتقالی، هدایت هیدرولیکی اشباع، خاک های گراولی، چاهک معکوس

عنوان مقاله [English]

Development of Some Pedotransfer Functions to Predict the Saturated Hydraulic Conductivity of Gravel Soils Using Partial Least Square Regression Method

نویسندگان [English]

  • S. Zarinfar
  • B. Ghahraman
  • K. Davary
چکیده [English]

Abstract
Saturated hydraulic conductivity (Ks) is one of the most important physical properties of soils which is expensive and time-consuming to directly measure. Hence, indirect methods, such as pedotransfer functions (PTFs), were developed to predict the Ks. Previous studies showed that most of the PTFs common in the literature can not suitably predict the Ks. Hence, this study was conducted to develop some new PTFs. In this study, some physical properties of 49 gravel soils, including Ks, bulk density and particle size distribution, were measured in a land in the campus of ferdowsi university of mashhad. The measurements were performed in a regular quadrangular grid with 4 meters distances. To measure the Ks, inverse hole method was used. To derive some PTFs, 8 arbitrary sets of independent variables were selected. For each set, the best subset of independent variables was selected using best subset regression method. Then, this PTF was found using partial least square regression method. To evaluate the validity of the derived PTFs, we used cross-validation method. The results showed that the PTF that used d50, geometric mean and standard deviation of the particle size distribution as independent variables could more precisely predict the Ks. For this PTF, R2, RMSE, MAE and R2pred are 0.4, 0.245, 0208 and 0.3 respectively.

Keywords: Pedotransfer function, Saturated hydraulic conductivity, Gravel soils, Inverse hole