مدل‌سازی برخی از عوامل موثر بر فرسایش شیاری با استفاده از منطق فازی

سابقه و هدف: فرسایش شیاری علاوه بر تخریب خاک و کاهش پتانسیل اکوسیستم‌های مرتعی، باعث بروز شرایط نامطلوب برای استقرار گیاهان می‌شود. بنابراین شناخت، مدل‌سازی و پیش‌بینی این نوع فرسایش در مدیریت اکوسیستم‌های مرتعی و منابع طبیعی ضروری به‌نظر می‌رسد. یکی از چالش‌های بزرگ در فرآیند برنامه‌ریزی و مدیریت اکوسیستم‌های طبیعی از جمله مراتع، عدم درک پیچیدگی‌ها و پویایی این اکوسیستم‌ها در مدل‌های مرسوم می‌باشد، اما براساس ایده اساسی تیوری فازی می‌توان این محدودیت را وارد مدل نمود. این پژوهش با هدف طراحی و بررسی عملکرد مدل پیش‌بینی فرسایش شیاری به کمک سیستم استنتاج فازی در بخشی از مراتع منطقه احمدآباد مشهد انجام گرفته‌ است. مواد و روش‌ها: با استقرار ترانسکت‌های 50 متری در دامنه‌های تپه‌ماهوری منطقه احمدآباد مشهد با فرسایش شیاری کاملًا مشهود، در هر یک از طول‌های مختلف دامنه، پارامترهای موثر در شکل‌گیری شیارها شامل: تاج‌پوشش گیاهی، پوشش سطح زمین، سنگریزه سطح زمین، شن، سیلت و رس موجود در خاک، شیب و اثر مشترک طول شیب و مقدار شیب تعیین شدند. فراوانی شیارها، عرض و عمق آن‌ها اندازه‌گیری و اندازه سطح مقطع شیارها با توجه به شکل آن‌ها، محاسبه شد. سپس با استفاده از آزمون گاما، ترکیب بهینه متغیرهای درصد سنگریزه سطح زمین، اثر مشترک طول شیب و درصد شیب و درصد سیلت موجود در خاک به‌عنوان عوامل ورودی و سطح مقطع شیار در واحد طول به‌عنوان متغیر خروجی (تابع)، به‌منظور مدل‌سازی فازی انتخاب شد. 9 ترکیب متنوع از توابع عضویت به‌منظور فازی‌سازی متغیرهای ورودی و خروجی با 5 روش غیرفازی‌ساز با استفاده از روابط ترکیب ماکزیمم- مینیمم فازی مورد سعی و خطا قرار گرفتند، تا مدلی انتخاب شود که علاوه بر کوچک بودن مقدار ipe، از تعمیم‌پذیری مناسبی نیز برخوردار باشد.یافته‌ها: نتایج نشان دادند که روش دفازی کوچک‌ترین ماکزیمم (som) با کم‌ترین میزان ipe روش مناسبی برای غیرفازی‌سازی نتایج پیش‌بینی فرسایش در مدل‌های فازی ساخته‌شده می‌باشد، پس از آن روش میانگین ماکزیمم (mom) با کم‌ترین میزان ipe در اولویت دوم استفاده قرار گرفت. در تمامی روش‌های دفازی‌سازی، به‌جز روش بزرگ‌ترین ماکزیمم، مدل‌های فازی با ترکیب توابع عضویت گوسی و ذوزنقه، گوسی 2 و ذوزنقه و تابع عضویت گوسی 2 جز مدل‌های منتخب از نظر کم‌ترین میزان ipe شناخته شده‌اند. آن‌چه که در میان مدل‌های بهینه قابل‌توجه می‌باشد، حضور تابع گوسی به تنهایی یا در ترکیب با سایر توابع است. همچنین نتایج نشان دادند که در مدل‌سازی فرسایش شیاری، استفاده از توابع نرم‌تر نظیر توابع گوسی نتایج بهتری نسبت به توابع تیز و ساده نظیر ذوزنقه و مثلث به دنبال دارد. همچنین براساس نتایج به‌‌دست‌ ‌آمده، اگر تنها سادگی مدل مد نظر باشد ترکیب دو تابع ذوزنقه و مثلث از نتایج بهتری نسبت به استفاده از هر یک به تنهایی، برخوردار است.نتیجه‌گیری: تابع عضویت گوسی با روش دفازی کوچک‌ترین ماکزیمم به‌عنوان مدل بهینه در پیش‌بینی فرسایش شیاری در منطقه احمدآباد مشهد انتخاب شد.