مقايسه‌ي روش‌هاي محاسبه بعد فركتال بافت و انتخاب روش مناسب: مطالعه موردي در خاك‌هاي طاقانك، شهركرد

Comparison of Methods of Determining Texture Fractal Dimension: A Case Study of the Soils of Taqanak, Shahrekord

بعد فركتال ذرات بافت خاك شاخص فيزيكي مناسبي براي توصيف توزيع اندازه ي ذرات خاك بوده و كاربردهاي گوناگوني دارد. محاسبه ي بعد فركتال مي تواند به چند روش و با دو گزينه ي برازش خطي و غير خطي صورت گيرد. هدف از مطالعه ي حاضر مقايسه و انتخاب روش مناسب براي تعيين بعد فركتال با استفاده از داده هاي هيدرومتري با روابط جرم زمان، جرم قطر و روش تعديل شده ي جرم قطر (كرچنكوژانگ) است. به همين منظور ۶۰ نمونه خاك از چهار مزرعه واقع در طاقانك،شهركرد، جمع آوري و پس از تيمار نمونه ها با آب اكسيژنه، قرائت هيدرومتر در دقايق ۶۷/۰، ۱، ۲، ۵، ۱۵، ۳۰، ۶۰، ۱۲۰، ۱۸۰، ۱۴۴۰ و ۲۸۸۰ انجام شده، سپس به داده هاي جرمزمان، و جرمقطر تبديل و بعد فركتال ذرات جامد بافت خاك با برازش خطي و غيرخطي سه رابطه ي فوق الذكر تعيين شد. برازش غيرخطي روش كرچنكو و ژانگ به دليل ضريب تبيين بالاتر و ميانگين مربعات خطا كمتر و معيار اطلاعاتي آكائيكه كوچك تر به عنوان مناسب ترين روش محاسبه ي بعد فركتال ذرات بافت انتخاب شد. تجزيه وتحليل خطا نيز مويد اين روش است. بين بعد فركتال حاصل از برازش خطي و غيرخطي در دو روش جرمقطر و جرمقطر كراچنكوژانگ رابطه ي معني دار ولي نه چندان قوي مشاهده شد. از اين روابط مي توان براي تصحيح بعد فركتال تعيين شده در مطالعات قبلي استفاده نمود.

Texture fractal dimension is a physical index to describe soil particle size distribution having a variety of applications. Fractal dimension may be calculated from three relations of masstime, massdiameter and modified massdiameter (KravchenkoZhang) with two linear and nonlinear options for fittings. The aim of the present study was to compare methods and select an appropriate one and fitting option for determining the fractal dimension using hydrometer data. Sixty soil sles were collected from four fields of Taqanak, near Shahrekord. After removal of organic matter and other initial treatments, hydrometer readings were obtained at 0.67, 1, 2, 5, 15, 30, 60, 120, 180, 1440 and 2880 minutes and were converted to masstime or massdiameter data. Nonlinear fitting of the KravchenkoZhang massdiameter relation was selected as the most appropriate method of calculating the fractal dimension of solid particles, due to its highest coefficient of determination and smallest mean square error and lowest Akaike Information Criteria. Error analysis also confirmed this conclusion. There was a significant, though not very strong, relationship between the fractal dimension obtained by linear and nonlinear fitting of mass diameter and KravchenkoZhang massdiameter methods. These relationships can be used to correct the fractal dimension determined by other methods and fitting options.