برآورد سرعت نفوذ نهایی خاک با استفاده از الگوریتم خوشه‌بندی فازی، روش نرو-فازی (ANFIS) و نظام استنتاج فازی (FIS)

Abstract

نفوذ در هیدرولوژی سطحی و زیر سطحی نقش مهمی ایفا کرده و عامل کلیدی در معادلات بارش و رواناب است. استفاده از روش‌هایی که محدودیت‌های روش‌های تئوری و تجربی متداول تعیین روابط نفوذ را نداشته باشد، لزوم انجام آزمایش‌های پرهزینه و زمان‌بر تعیین مقادیر نفوذپذیری را به حداقل رسانده و تخمین مقادیر کاربردی آن را ممکن خواهد ساخت. در همین راستا در این تحقیق، میزان نفوذپذیری خاک در دشت ساحلی بهشهر-گلوگاه واقع در استان مازندران با استفاده از روش فازی، الگوریتم خوشه‌بندی فازی و همچنین شبکه عصبی-فازی انطباقی (نرو-فازی) برآورد گردید به‌طوری‌که درصد رطوبت وزنی پیشین خاک، درصد مواد آلی خاک و درصد آهک خاک به عنوان پارامترهای ورودی و سرعت نفوذ نهایی خاک به عنوان پارامتر خروجی مدل‌ها در نظر گرفته شدند و نتایج به­دست آمده از این سه روش با مقادیر مشاهده‌ای نفوذ نهایی به روش تک‌ استوانه مورد مقایسه قرار گرفت. بر اساس نتایج به­دست آمده، روش نرو-فازی با میانگین انحراف 0042/0سانتی‌متر در دقیقه، میانگین اختلاف 67/0 سانتی‌متر در دقیقه، ریشه­ میانگین مربعات خطای 21/1 سانتی‌متر در دقیقه و ضریب همبستگی 92/0 بهترین عملکرد را در تخمین سرعت نفوذ نهایی خاک در بین مدل‌های مورد مطالعه نشان داد، در‌‌ حالی‌که الگوریتم خوشه­بندی فازی با میانگین انحراف 0075/0، میانگین اختلاف 12/2، ریشه­ میانگین مربعات خطای 02/2 و ضریب همبستگی 88/0 و سیستم استنتاج فازی با میانگین انحراف 016/0، میانگین اختلاف50/2، ریشه­ میانگین مربعات خطای 45/2 و ضریب همبستگی 82/0 به ترتیب در رتبه‌های بعد قرار گرفتند. همچنین بیشترین همبستگی میان مقادیر مشاهده‌ای و برآورد شده در مدل نرو-فازی (85/0=R2) مشاهده گردید و پس از آن، مدل‌های الگوریتم خوشه‌بندی فازی (77/0=R2) و سیستم استنتاج فازی (66/0=R2) قرار گرفتند. در پایان این تحقیق پیشنهاد گردیده است تا با تهیه داده­های بیشتر از مشخصات فیزیکی و شیمیایی خاک‌ها و مقادیر نفوذپذیری محدوده مطالعات زمینه تخمین و مقایسه دقیق‌تر مدل‌های مورد مطالعه فراهم گردد.