ارزیابی مدل‌های رگرسیونی و شبکه عصبی مصنوعی در تخمین هدایت هیدرولیکی اشباع خاک در مازندران

هدایت هیدرولیکی اشباع یکی از خصوصیات مهم هیدرولیکی در علوم مرتبط با آب، خاک و کشاورزی می­باشد که در مدلسازی حرکت املاح و آب در خاک بسیار اهمیت دارد.اندازه­گیری آزمایشگاهی و صحرایی آن دشوار، وقت‌گیر و پرهزینه بوده و امکان شناسایی تغییرپذیری مکانی و زمانی آن در مقیاس وسیع عملا وجود ندارد.امروزه با استفاده از روش­های غیرمستقیم مانند توابع انتقالی می­توان آن را با دقت بالایی برآورد نمود. پژوهش حاضر با هدف استفاده از روش‌های رگرسیونی و شبکه عصبی مصنوعی به عنوان دو روش کارآمد از توابع انتقالی، در برآورد هدایت هیدرولیکی اشباع انجام شد. در این مطالعه هدایت هیدرولیکی اشباع80 نمونه خاک با سه تکرار به روش آزمایشگاهی بررسی شد. خصوصیات زودیافت خاک (بافت، میانگین هندسی قطر ذرات و انحراف معیار آن، جرم مخصوص ظاهری و حقیقی، هدایت الکتریکی، ph، ماده آلی و کربنات کلسیم) که به عنوان ورودی در توابع استفاده شد به دو دسته آموزش (80%) و آزمون (20%) تقسیم شدند. به منظور مدل‌سازی هدایت هیدرولیکی اشباع از مدلهای رگرسیون چند متغیرهخطی (mlr)، شبکه عصبی پرسپترون چندلایه(mlp) و شبکه عصبی تابع پایه شعاعی (rbf) استفاده شد. همچنین برای ارزیابی اعتبار توابع توسعه یافته از شاخصهای ضریب تبیین (r2)، میانگین مجذور مربعات خطا (rmse) و ضریب همبستگی همگام (ccc) استفاده شد. نتایج نشان از برتری مدل پرسپترون شبکه عصبی با دو لایه مخفی با تابع فعال‌سازی سیکموئیدی با r2، rmseو cccبه ترتیب معادل 871/0، 02/1(cm/h) و 869/0 نسبت به سایر مدل‏ها در منطقه مورد مطالعه داشته است. با توجه به نتایج آنالیز حساسیت، مدل بهینه دارای بالاترین حساسیت نسبت به تغییرات پارامترهای جرم مخصوص ظاهری، ph و تخلخل دارد و در مقابل نسبت به پارامتر شوری کمترین حساسیت را نشان داد. به نظر میرسد که استفاده از شبکه عصبی پرسپترون با دو لایه مخفی روش کارآمدی برای تعیین هدایت هیدرولیکی اشباع در منطقه باشدو بتواند با صرفه جویی در زمان و هزینه، هدایت هیدرولیکی اشباع خاک را برآورد کند. نتایج این تحقیق به علت کمبود تعداد نمونه ها اعتبارکافی را نداشته، لذا می­تواند به عنوان شروعی برای انجام تحقیقات بعدی استفاده شود.

Evaluation of Regression and Artificial Neural Network Models to Estimate the Saturated Hydraulic Conductivityin Mazandaran Province

To evaluate the effect of different sources of sulfur and manure inoculated with Thiobacillus on sulfur and phosphorus availability in the soil and corn grown in a calcareous soil, a greenhouse experiment was conducted based on randomized complete block design with 3 replications. The treatments included S (elemental sulfur), SIB (domestic bentonite sulfur), SDB (foreign bentonite sulfur), S+M (elemental sulfur+manure) and IN (control) at 3 levels of fertilizer, i.e. S0, S1 and S2 (0, 25 and 50 mg S .kg1 soil), respectively. After imposing the treatments, corn seeds were planted and harvested after 8 weeks. The results showed that S+M and S treatments significantly increased soil sulfate and phosphorus availability compared to the control. The main effect of all treatments increased corn plant yield and sulfur uptake as well as phosphorus, chlorophyll content, and leaf area index compared to the control. The results showed that the use of sulfur along with an organic matter source in the calcareous soil sample used in the experiment significantly (P<0.01) increased the availability of soil phosphorus and sulfur, and improved growth of corn.