شبيه‌سازي روند تغييرات خصوصيات شيميايي خاك در اثر آبياري با پساب با استفاده از مدل برنامه‌ريزي بيان ژن (GEP)

Simulation of changes trend in soil chemical properties Irrigated with wastewater using Gene expression programming model

با توجه به رشد روزافزون جمعيت در مناطق خشك و نيمه ­خشك، محدوديت منابع آب رو به افزايش است. از اين رو استفاده از آب­ هاي غيرمتعارف به عنوان ابزار مهمي در مديريت منابع آب در مناطق خشك به حساب مي­آيد. در اين بين بهره‌گيري از پساب فاضلاب شهري براي آبياري به صورت توأمان با طرح‌هاي بيابان‌زدايي از مواردي است كه جاي بررسي و مطالعه دارد. اثري كه اين گونه آب­ها بر ويژگي‌هاي فيزيكي و شيميايي خاك برجا مي‌گذارد، اهميت زيادي دارد. در دهه اخير روش ­هاي هوشمند مصنوعي به خاطر قابليت شبيه­ سازي فرآيندها در زمينه ­هاي مختلف كاربرد زيادي پيدا كرده­اند. برنامه ­ريزي بيان ژن (GEP) جزء الگوريتم­ هاي تكاملي محسوب شده و قادر به بهينه­ سازي ساختار مدل و مولفه­ هاي آن مي ­باشد. در اين تحقيق به ارزيابي توانايي و دقت مدل برنامه ­ريزي بيان ژن(GEP) در شبيه­ سازي تغييرات ميزان سديم، اسيديته و هدايت الكتريكي خاك در زمين­ه اي تحت آبياري با پساب و زمين­ه اي فاقد آبياري در دشت قم پرداخته شد. براي مدل­سازي تغييرات خصوصيات شيمايي خاك، به صورت تصادفي 70 درصد داده ­هاي مشاهداتي مربوط به هدايت الكتريكي، اسيديته و سديم خاك به­ منظور تعيين مدل مناسب مورد استفاده قرار گرفته و مابقي داده ­ها در واسنجي مدل ­هاي مورد نظر بهره برده­شد و پارامترهاي شيميايي خاك به عنوان متغير مستقل و تيمار پساب به عنوان تابع انتخاب گرديد. نتايج مقايسه ژني نشان داد كه برنامه­ ريزي بيان ژن، به خوبي روند تغييرات خصوصيات شيميايي خاك را مدل سازي كرده است و در بهترين حالت اجراي مدل، بالاترين مقدار ضريب تعيين، براي هدايت الكتريكي (0/97 =2R)، اسيديته (0/96=2R) و سديم محلول خاك (0/97=2R) محاسبه شد.

Due to the growing population in arid and semi-arid region, limited water resources is increasing. So, the use of unconventional waters is counted as an important tool in the management of water resources of arid areas. In this regard, the use of urban wastewater for irrigation combined with combating desertification projects are cases that need be investigated. The effect of such water on soil physical and chemical properties is very important. In recent decades, because of the ability to process simulation artificial intelligence techniques have many applications in different fields. Gene expression programming (GEP) is counted as component of evolutionary algorithms and is able to optimize the structure of the model and its components. In this research, the ability and accuracy of gene expression programming was evaluated for simulating the sodium, pH and electrical conductivity changes of soil in land irrigated with wastewater and non-irrigated land in Qom plain. For modeling soil chemical properties change, randomly the 70% of the observed data on the electrical conductivity, pH and sodium were used to determine the appropriate model; the rest of data were used to calibrate the models. Soil chemical parameters and wastewater treatment were selected as independent variable and function, respectively. The results of compared gene showed that gene expression programming has modeled soil chemical properties changes. In the best model performing, the highest amount of determination coefficient was estimated 0.97, 0.96 and 0.97 for electrical conductivity, pH and sodium respectively.