شماره ركورد :
1192095
عنوان مقاله :
تفكيك ويژگي‌هاي موثر خاك بر منحني مشخصه رطوبتي با استفاده از درخت تصميم‌گيري
عنوان به زبان ديگر :
Separation Effective Soil Properties on Moisture Characteristic Curve Using Decision tree
پديد آورندگان :
مصري، سميرا دانشگاه شهركرد - گروه علوم و مهندسي خاك , قرباني دشتكي، *شجاع دانشگاه شهركرد - گروه علوم و مهندسي خاك , شيراني، حسين دانشگاه ولي عصر رفسنجان - گروه علوم و مهندسي خاك , كامكار روحاني، ابوالقاسم دانشگاه صنعتي شاهرود - گروه مهندسي نفت معدن و ژئوفيزيك , متقيان، حميدرضا دانشگاه شهركرد - گروه علوم و مهندسي خاك
تعداد صفحه :
16
از صفحه :
135
از صفحه (ادامه) :
0
تا صفحه :
150
تا صفحه(ادامه) :
0
كليدواژه :
گنجايش زراعي , معادله ون‌ گنوختن , منحني رطوبتي
چكيده فارسي :
سابقه و هدف: تكنيك‌هاي محاسباتي نرم‌ در دهه‌هاي اخير به‌طور وسيعي در تحقيقات علمي و مسائل مهندسي مطالعه و به‌كار برده شده‌اند. از آنجايي‌كه اندازه‌گيري ويژگي‌هاي هيدروليكي با روش‌هاي مستقيم آزمايشگاهي دشوار، زمانبر و هزينه‌بر است و روش‌هاي جايگزيني را مي‌طلبد كه بتوان با صرف هزينه و زمان كمتري آن را از روي داده‌هاي زوديافت خاك برآورد نمود. روش‌هاي ناپارامتريك از روش‌هاي نوين برآورد ويژگي‌هاي هيدروليكي خاك همانند منحني مشخصه رطوبتي خاك مي‌باشند. اين پژوهش به منظور مطالعه كارايي روش ناپارامتريك درخت تصميم‌گيري براي تفكيك ويژگي‌هاي موثر در تخمين پارامترهاي منحني مشخصه رطوبتي خاك انجام شد. مواد و روش‌ها: بدين منظور، 72 نمونه خاك از مناطق مختلف زيرحوزه مرغملك واقع در شهرستان شهركرد از عمق 0- 20 سانتي‌متري جمع‌آوري و برخي ويژگي‌ها مانند پ‌هاش، شوري، رطوبت اشباع، كربنات كلسيم معادل، ماده آلي، فراواني نسبي ذرات، چگالي، ميانگين وزني قطر خاكدانه خشك و مرطوب، ميانگين هندسي و انحراف معيار هندسي قطر ذرات خاك اندازه‌گيري شدند. هم‌چنين، منحني مشخصه رطوبتي در مكش‌هاي صفر، 1، 3، 5 ،10، 30، 50، 500،100، 1000، 1500 كيلو-پاسكال تعيين گرديد و بر مدل ون‌گنوختن برازش داده شد. متغيرهاي ورودي در دو سناريو (سناريو اول: پ‌هاش، EC، درصد شن و رس، ماده آلي، كربنات كلسيم، ميانگين وزني قطر خاكدانه خشك و مرطوب، چگالي و رطوبت اشباع و سناريو دوم: پ-هاش،EC، ميانگين هندسي قطر ذرات، انحراف معيار هندسي قطر ذرات، ماده آلي، كربنات كلسيم، ميانگين وزني قطر خاكدانه خشك و مرطوب، چگالي و رطوبت اشباع) به نرم‌افزار MATLAB معرفي و به وسيله درخت تصميم‌گيري و تخمين‌گرهاي خطاي اعتبار‌سنجي متقاطع و بازجايگزيني مدل‌سازي شدند. معيارهاي ارزيابي در مدل‌سازي شامل ضريب تبيين، جذر ميانگين مربعات خطا و درصد ميانگين مربعات خطا بود. يافته‌ها: نتايج به‌دست آمده از مدل‌سازي با درخت تصميم‌گيري نشان داد كه مهم‌ترين عامل موثر بر رطوبت در مكش نقطه پژمردگي (PWP) رطوبت اشباع و رس مي‌باشند. در هر دو سناريو متغير هدف PWP بيشترين ميزان همبستگي (به ترتيب (0/88) و (0/91) و كمترين ميزان خطا را بين ساير متغيرها داشت، و پس از آن ظرفيت زراعي داراي بيشترين ميزان همبستگي (0/86) در سناريو دوم بود. متغير هدف nنيز بيشترين ميزان خطا وα كمترين همبستگي را در دو سناريو داشت. به طور كلي سناريو دوم با جايگزيني ميانگين هندسي و انحراف معيار قطر ذرات با درصد رس و شن عملكرد بهتري نسبت به سناريو اول داشت. آناليز حساسيت نشان داد كه رطوبت PWP به پ‌هاش و چگالي، كربنات كلسيم و ماده آلي و رطوبت ظرفيت زراعي (FC) به انحراف معيار هندسي و ميانگين وزني قطر خاكدانه مرطوب بيشترين حساسيت را داشتند. نتيجه‌گيري: به طور كلي مدل‌سازي در هر دو سناريو موفق بود، اما با جايگزيني ميانگين هندسي و انحراف معيار قطر ذرات به جاي درصد رس و شن عملكرد بهتري در برآورد متغيرهاي منحني مشخصه رطوبتي در سناريو دوم به وجود آمد.
چكيده لاتين :
Background and objectives: Soft computational techniques have been widely used in scientific research and engineering in recent decades. Since the measurement of hydraulic properties by direct laboratory methods is hard, time consuming and expensive, Thus, there is need to use alternative methods based on conveniently available soil properties to estimate it with less effort, time and cost. One of the new methods for estimating soil hydraulic properties, such as soil moisture characteristic curve, is non-parametric methods. This study was performed to determine the efficiency of the decision tree method in separation of effective properties in estimating soil moisture characteristic curve parameters. Materials and methods: To perform this study, number of 72 points were selected in the village of Marghmalek and Sharekord city. Samples were collected from depth of 0-20 cm and then were transferred to the laboratory for required measurements. Some properties such as pH, EC, saturated moisture, calcium carbonate, organic matter, clay and sand, bulk density, mean weight diameter of dry aggregate, mean weight diameter of wet aggregate, geometric mean and standard deviation of particle diameter were measured in the laboratory. Also, the moisture characteristic curves were determined at 0, 1, 3, 5, 10, 30, 50, 100, 150, 1000, 1500 kPa suctions and were fitted to the van Genuchten model. The input variables were introduced into the MATLAB software in two scenarios (first scenario: pH, EC, %clay and sand, organic matter, calcium carbonate, mean weight diameter of wet and dry aggregate, bulk density, saturated moisture and the second scenario: pH, EC, geometric mean and standard deviation of particle diameter, organic matter, calcium carbonate, mean weight diameter of wet and dry aggregate, bulk density, saturated moisture) and modeled by decision tree and error estimators of cross validation and resub stitution. Evaluation statistics of each model including R2, RMSE and %RMSE were calculated. Results: The results obtained from decision tree modeling showed that the most important factors affecting moisture content in PWP suction, were saturated moisture and clay. The PWP target variable has the highest correlation in the first scenario (0.88) and in the second scenario )0.91( and the least error rate among the other variables, and after that, FC has the highest correlation (0.86) in the second scenario. Target variables n had the highest error rate and α the lowest correlation in both scenarios. Generally, the second scenario performed better than the first scenario by replacing the geometric mean and standard deviation of particle diameter with the percentage of clay and sand. The sensitivity analysis showed that PWP was the most sensitive among the input parameters to pH, BD, calcium carbonate and organic matter and FC was the most sensitive to geometric standard deviation of particle and MWDwet. Conclusion: In general, modeling has been successful in both scenarios. But by substituting geometric mean and standard deviation of particle diameter instead of clay and sand percentage, a better performance was obtained in estimating moisture characteristic curve variables in the second scenario.
سال انتشار :
1399
عنوان نشريه :
مديريت خاك و توليد پايدار
فايل PDF :
8259736
لينک به اين مدرک :
بازگشت