تعیین روابط خطی و غیر خطی فاکتور فرسایش‌پذیری خاک با ویژگی‌های اثرگذار بر آن در یک حوضه‌ی آبخیز کوهستانی با فرسایش خاک شدید

فاکتور فرسایش پذیری، معیاری از مقاومت ذرات خاک در برابر جداشدن و انتقال و اثر عوامل فرساینده (قطرات باران، رواناب و باد) در فرآیند هدررفت خاک است. در این پژوهش، از روش غیرخطی ماشین های بردار پشتیبان (svms) برای بررسی اثرات برخی از ویژگی های توپوگرافی، فیزیکی و مکانیکی خاک بر فرسایش پذیری در بخشی از حوضهی آبخیز کارون شمالی واقع در غرب استان چهارمحال و بختیاری استفاده و نتایج حاصله با خروجی حاصل از روش خطی رگرسیون چند متغیره (mlr) مقایسه شد. هم چنین قابلیت استفاده از این دو روش برای برآورد فاکتور فرسایش پذیری خاک در منطقه ی مورد مطالعه، بررسی گردید. برای سنجش کارایی این روش ها نیز از برخی شاخص های آماری نظیر ضریب همبستگی (r)، ریشه میانگین مربعات خطا (mse)، شاخص کارایی مدل (mef) و درصد خطا (error%) استفاده شد. نتایج نشان داد که مدل غیرخطی svms دارای کارایی بسیار بالاتری نسبت به روش خطی مرسوم (رگرسیون چند متغیره) برای تخمین فاکتور فرسایش پذیری بود. مقادیر error% و r مدل svms به ترتیب، برابر 07/0 و 90/0 بودند. مقدار mef برای تخمین فاکتور فرسایش پذیری با استفاده از مدل svms برابر 79/76 درصد بود درحالی که مقدار آن برای مدل mlr، 04/18- درصد بود. نتایج حاصل از تعیین ویژگی های اثرگذار بر فرسایش پذیری خاک در نقاط مورد مطالعه با استفاده از این دو روش نیز نمایان گر آن بود که بر اساس روش خطی mlr، تنها متغیرهای درصد کل شن، جهت شیب، درصد خاکدانه های بین 25/0 تا 5/0 میلی متر، درصد شن بین 2 تا 4 میلی متر و درصد رس به عنوان ویژگی های اثرگذار بر فرسایش-پذیری خاک در منطقه ی مورد مطالعه معرفی شدند. این درحالیست که در روش غیر خطی svms، تمامی ویژگی های مورد مطالعه بر فاکتور فرسایش پذیری موثر تشخیص داده شدند اگرچه پارامترهای میانگین وزنی قطر خاکدانه ها (mwd) و درصد ذرات شن بین 25/0 تا 5/0 میلی متر دارای بیش ترین و پارامتر جهت شیب دارای کم ترین ضریب تاثیر بوند.

Determination of the linear and non-linear relationships between soil erodibility factor and effective parameters on it in a mountainous watershed with severe soil erosion

Soil erodibility factor is a criterion of soil particle resistance to detachment, transport, and effects of erosivity factors (rain drop, runoff, and wind) during the soil loss processes. In this study, non-linear support vector machines (SVMs) method was used for investigating the effects of some topography, soil physical and mechanical properties on soil erodibility in a part of Northern Karoon watershed at the west of Chaharmahal Bakhtiary province. The obtained results were compared with the outputs of a linear (i.e. multiple linear regression, MLR) method. Furthermore, potential use of the two methods for estimating the soil erodibility factor was investigated in the study area. The correlation coefficient (r), root mean square error (RMSE), model efficiency factor (MEF), and error percentage (ERROR%) were used to evaluate the performance of the models. The results showed that the constructed SVM model had greater performance in predicting the erodibility factor compared to the traditional MLR model. The obtained ERROR% and r values for the developed SVM model were 0.07 and 0.90, respectively. The obtained MEF value for the erodibility factor prediction using the SVM model was 76.79 % while it was -18.04 % for the MLR model. The results from determining the properties influencing the soil erodibility in the investigated points using the two methods revealed that only the sand content, aspect, pods (size between 0.25-0.5 mm), clay content properties were accounted as effective parameters according to the MLR model. Whereas, all investigated properties were determined as effective parameters resulting from the non-linear SVM model. However, the parameters mean weight diameter (MWD) and sand content (size between 0.25-0.5 mm) had the highest importance coefficient and aspect parameter had the lowest coefficient.