تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 149 |
تعداد مقالات | 1,478 |
تعداد مشاهده مقاله | 2,256,743 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 1,887,127 |
کارایی مدلهای فرکتالی در برآورد توزیع اندازه ذرات خاک | ||
تحقیقات کاربردی خاک | ||
دوره 8، شماره 4، اسفند 1399، صفحه 158-168 اصل مقاله (900.04 K) | ||
نوع مقاله: مقاله پژوهشی | ||
نویسندگان | ||
سودا شعبانی1؛ کامران زینال زاده* 2؛ الناز رضایی3 | ||
1کارشناس ارشد آبیاری و زهکشی، گروه مهندسی آب، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران | ||
2دانشیار، دکتری آبیاری و زهکشی،گروه مهندسی آب، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران | ||
3دانشجوی دکتری آبیاری و زهکشی، گروه مهندسی آب، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران | ||
چکیده | ||
توزیع اندازه ذرات یکی از مهمترین ویژگیهای فیزیکی خاک بوده که تعیین آن با روشهای کمهزینه، سریع و دقیق، ضروری میباشد. در این پژوهش، کارآیی هفت مدل فرکتال در برآورد مشخصههای توزیع اندازه ذرات 40 نمونه در پنج بافت خاک شامل رسی، لومرسی، رسسیلتی، لومشنی و لومرسیشنی با استفاده از شاخصهای آماری مختلف بررسی شد. برای این منظور، 28 نقطه از منحنی دانهبندی با استفاده از روش الک و روش هیدرومتری برای هر نمونه خاک اندازهگیری گردید. برازش مدلهای مورد مطالعه از طریق رگرسیون غیرخطی و با استفاده از برنامه Matlab انجام شد. نتایج پژوهش، تأثیر بافت خاک را روی مقدار بعد فرکتال نشان داد. در بین مدلهای مورد مطالعه، مدل پریر و همکاران (1999) بیشترین خطای برازش را برای تمام بافت خاکها داشت. همچنین، مدلهای بیرد و همکاران (2000)، پریر و بیرد (2002) و کراوچنکو و ژانگ (1998) بهترین عملکرد را در برآورد بعد فرکتال داشتند. شاخصهای آماری نشان دادند که مدلهای فرکتال دو پارامتری نسبت به مدلهای تک پارامتری برازش بهتری به منحنی توزیع ذرات خاک دارند. مدلهای توزیع اندازه ذرات مطالعه شده، در ارزیابی مقادیر D60 و D50 نسبتاً دقیق بودند. نتایج این پژوهش نشان داد که مدلهای فرکتالی میتوانند قابلیت قابل قبولی در برآورد مشخصههای توزیع اندازه ذرات خاک داشته باشند. | ||
کلیدواژهها | ||
بافت خاک؛ محیط متخلخل؛ مدلهای توزیع اندازه ذرات؛ ویژگیهای فیزیکی خاک؛ فرکتال | ||
مراجع | ||
Afrasiabi F., Khodaverdiloo H., Asadzadeh F., van Genuchten M.Th. 2019. Comparison of alternative soil particle-size distribution models and their correlation with soil physical attributes. Journal of Hydrology and Hydromechanics, 67(2): 179-190. Aswathy R.K., Mathew S. 2019. Separation properties of finite products of hyperbolic iterated function systems. Communications in Nonlinear Science and Numerical Simulation, 67: 594-599. Bayat H., Rastgo M., Mansourizade M., Vereeken H. 2015. Particle size distribution models, their characteristics and fitting capability: a review. Journal of Hydrology, 52(9): 872-889. Bird N., Perrier E., Rieu M. 2000. The water retention function for a model of soil structure with pore and solid fractal distributions. Soil Science, 51(1): 55-63. Ersahin S., Gunal H., Kutlu T., Yetgin B., Coban S. 2006. Estimating specific surface area and cation exchange capacity in soils using fractal dimension of particle size distribution. Geoderma, 136 (3): 588-597. Esmaeelnejad L., Siavashi F., Seyedmohammadi J. 2016. The best mathematical models describing particle size distribution of soils. Modeling Earth Systems and Environment, 4: 1-11. Filgueira R.R., Fournier L.L., Cerisola C.I., Gelati P., García M.G. 2006. Particle-size distribution in soils: a critical study of the fractal model validation. Geoderma, 134(3): 327-334. Fredlund M.D., Fredlund D., Wilson G.W. 2000. An equation to represent grain size distribution. Canadian Geotechnical Journal, 37 (4): 817-827. Ghafoor A., Koestel J., Larsbo M., Moeys J., Jarvis N. 2013. Soil properties and susceptibility to preferential solute transport in tilled topsoil at the catchment scale. Journal of Hydrology, 49(2): 190-199. Ghanbarian B., Daigle, H. 2015. Fractal dimension of soil fragment mass-size distribution: A critical analysis. Geoderma, 245-246: 98- 103. Ghanbarian B., Hunt A. 2012. Unsaturated hydraulic conductivity in porous media: Percolation theory. Geoderma, 18(7): 77-84. Ghorbani Dashtaki S., Homaee M., Khodaverdiloo H. 2010. Derivation and validation of pedotransfer functions for estimating soil water retention curve using a variety of soil data. Soil Use and Management, 26: 68-74. Hwang S.I. 2004. Effect of texture on the performance of soil particle-size distribution models. Geoderma, 123 (3): 363-371. Hwang S.I., Lee K.P., Lee D.S., Powers S.E. 2002. Models for estimating soil particle-size distributions. Soil Science, 66 (4). Khodaverdiloo H., Samadi A. 2011. Batch equilibrium study on sorption, desorption, and immobilization of cadmium in some semiarid-zone soils as affected by soil properties. Soil Research, 49 (5): 444–454. Krause P., Boyle D.P., Bäse F. 2005. Comparison of different efficiency criteria for hydrological model assessment. Advanced Geosciences, 5: 89-97. Kravchenko A., Zhang R. 1998. Estimating the soil water retention from particle size distributions: a fractal approach. Soil Science, 163 (3): 171-179. Mandelbrot, B.B., 1983. The fractal geometry of nature (updated and augmented edition): Freeman, New York, 468p. MATLAB, 2012. The MathWorks. Inc., Natick, Massachusetts, United States. Mehdizadeh L., Asadzadeh F., Samadi A. 2015. Application of mathematical models to describe the particle size distribution of sediments behind successive check dams. Journal of Watershed Engineering and Management, 4: 323-336 (In Persian) Millan H., Gonzalez-Posada M., Aguilar M., Domýnguez J., Cespedes L. 2003. On the fractal scaling of soil data. Particle-size distributions. Geoderma, 117(1): 117-128. Nimmo J. 2004. Porosity and pore size distribution. Encycl. Journal of Soil Environment, 3: 295-303. Obour P.B., Schjønning P., Peng Y., Munkholm L.J. 2017. Subsoil compaction assessed by visual evaluation and laboratory methods. Soil and Tillage Research, 173: 4-14. Perrier E., Bird N. 2002. Modelling soil fragmentation: the pore solid fractal approach. Soil and Tillage Research, 64(1): 91-99. Perrier E., Bird N., Rieu M. 1999. Generalizing the fractal model of soil structure: the pore–solid fractal approach. Geoderma, 88(3), 137-164. Rezaei E., Behmanesh J., Mohammadnejhad B., Zeinalzadeh K. 2013. Evaluation of pedo-transfer functions for saturated hydraulic conductivity prediction on saline fields of Urmia Lake, Master Thesis, Urmia University. (In Persian) Sadikhani M. R. 2019. Prediction of Cation Exchange Capacity using fractal dimension of soil particle size distribution. Applied Soil Research, 7 (2):56-66. (In Persian) Shaker Shahmarbeigloo P., Khodaverdiloo H. and Momtaz H.R. 2019. Testing of new inputs to predict nearsaturated soil hydraulic conductivity. Applied Soil Research, 7(1): 54-69. (In Persian) Shi Z., Fang N., Wu F., Wang L., Yue B., Wu G. 2012. Soil erosion processes and sediment sorting associated with transport mechanisms on steep slopes. Journal of Hydrology, 454: 123-130. Su Y.Z., Zhao H.L., Zhao W.Z., Zhang T.H. 2004. Fractal features of soil particle size distribution and the implication for indicating desertification. Geoderma, 122: 43-49. Tyler S.W., Wheatcraft S.W. 1989. Application of fractal mathematics to soil water retention estimation. Soil Science Society of America, 53 (4): 987-996. Tyler S.W., Wheatcraft S.W. 1992. Fractal scaling of soil particle-size distributions: analysis and limitations. Soil Science Society of America, 56 (2): 362-369. Vereecken H., Weynants M., Javaux M., Pachepsky Y., Schaap M.G., van Genuchten M.Th. 2010. Using pedotransfer functions to estimate the van Genuchten–Mualem soil hydraulic properties: a review. Vadose Zone, 9 (4): 795-820. Vipulanandan C., Ozgurel H.G. 2009. Simplified relationships for particle size distribution and permeation groutability limits for soils. Journal of Geotechnical and Geoenvironmental Engineering, 135(9): 1190-1197. Xiao L., Xue S., Liu G., Zhang C. 2014. Fractal features of soil pro files under different land use patterns on the Loess Plateau, China. Journal of Arid Land, 6: 550-560. Zhao P., Shao M., Horton R. 2011. Performance of soil particle-size distribution models for describing deposited soils adjacent to constructed dams in the China Loess Plateau. Acta Geophysica, 59: 124-138. Zhao P., Shao M., Zhuang J. 2009. Fractal features of particle size redistributions of deposited soils on the dam farmlands. Soil Science, 174: 403-407. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 1,523 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 1,047 |