مدل سازی پارامترهای مقاومت برشی خاک سطحی در مقیاس زمین نما به کمک برخیویژگی های خاک و محیطی در اراضی منطقه سمیرم استان اصفهان

مقاومت برشی خاک سطحی یکی از مهم ترین ویژگی های موثر در تخمین و اندازه گیری فرسایش خاک بوده که اندازه گیری مستقیم آن در سطح حوضه آبخیز هزینه بر و وقت گیر می باشد. این پژوهش با هدف پیش بینی مقاومت برشی خاک سطحی و رتبه بندی مهم ترین فاکتورهای موثر بر آن، با استفاده از مدل سازی توسط روش های شبکه عصبی مصنوعی ANNs و رگرسیون چندمتغیره خطی MLR و مقایسه این دو روش انجام شد . برای اندازه گیری مقاومت برشی خاک سطحی در صحرا، دستگاه جعبه برش مستقیم طراحی و ساخته شد که قادر به تعیین هر دو پارامتر چسبندگی c و زاویه اصطکاک داخلی ϕ می باشد. منطقه مورد مطالعه به مساحت 3500 کیلومترمربع در اراضی شهرستان سمیرم، واقع در استان اصفهان انتخاب نمونه برداری خاک 0-5 سانتی متری و اندازه گیری مقاومت برشی خاک سطحی توسط دستگاه مزبور در 100 نقطه انجام شد . ویژگی های توزیع اندازه ذرات، درصد رس ریز ، مقدار ما ده آلی ، درصد آهک، چگالی ظاهری و درصد سنگ ریزه خاک روی نمونه های خاک تعیین شدند . شاخص نرمال شده پوشش گیاهی NDVI ، کاربری زمین و نوع سازند زمین شناسی نیز تعیین گردید. مدل سازی به دو روش MLR و ANNsجهت پیش بینی مقاومت برشی خاک سطحی ϕ و c انجام شد . به منظور ارزیابی و مقایسه عملکرد مدل های مذکور از شاخص های ضریب تبیین و ریشه میانگین مربعات خطا استفاده شد . نتایج نشان دهنده دقت مناسب روش ANNs نسبت به روش MLR به دلیل توانایی زیاد شبکه عصبی در کشف و بررسی روابط پیچیده غیرخطی بین پارامتر ها است . نتایج تجزیه حساسی ت بر اساس مدل های شبکه عصبی نشان داد که NDVI، چگالی ظاهری و میزان رس ریز فاکتورهایی هستند که به کمک آن ها می توان c خاک را پیش بینی کرد . نتایج تجزیه حساسیت در مورد پارامترϕ نشان داد که میزان شن، چگالی ظاهری و NDVI مهم ترین فاکتور ها و نسبت OM/Clay و مقدار ماده آلی کم اهمیت ترین فاکتورها در پیش بینی این پارامتر در منطقه مورد بررسی بودند.

Keywords:

مقاومت برشی خاک سطحی , شبکه عصبی مصنوعی , چسبندگی , زاویه اصطکاک داخلی , تجزیه حساسیت