پرویز فتحی

نفوذ آب به داخل خاک به‌عنوان مهم‌ترین خصوصیات فیزیکی خاک، یکی از داده‌ی پایه‌ای موردنیاز در پروژه‌های مرتبط با آب و خاک نظیر آبیاری، زهکشی، هیدرولوژی و خاکشناسی است. اندازه‌گیری عمق تجمعی نفوذ آب در خاک بسیار مشکل، پرهزینه و زمان‌بر می‌باشد. اگرچه محققین مدل‌های مختلفی برای برآورد عمق تجمعی نفوذ ارائه نموده‌اند. اما فرضیه‌های اولیه به کار رفته در استخراج این مدل‌ها، نیاز به داده‌های مشاهده‌ای برای واسنجی مدل و تغییرات زمانی و مکانی فرآیند نفوذ ناشی از تغییرات خصوصیات خاک علی‌الخصوص رطوبت خاک، استفاده مستقیم از این مدل‌ها در مزارع و حوضه‌های آبریز امکان‌پذیر نمی‌باشد. در سال‌های اخیر استفاده از توابع انتقالی خاک برای برآورد ویژگی‌های دیریافت خاک از روی ویژگی‌های زودیافتی خاک، بسیار موردتوجه پژوهشگران خاک و آب قرار گرفته‌است. بدلیل کارایی، سادگی و دقت بالای این توابع در برآورد ویژگی‌های دیریافت خاک، هدف از این تحقیق، بسط توابع انتقالی خاک نقطه مبنای دقیق، قابل اعتماد و جهان‌شمول برای برآورد عمق تجمعی نفوذ آب در خاک به روش برنامه‌ریزی ژنتیک بود. برای این‌منظور از ویژگی‌های زودیافت خاک نظیر بافت، وزن مخصوص ظاهری، رطوبت و هدایت هیدرولیکی اشباع خاک برای بسط توابع انتقالی خاک نقطه‌مبنا جهت برآورد عمق نفوذتجمعی نفوذ در زمان‌های مختلف بعد از شروع نفوذ استفاده گردید. نظر به هزینه و زمان‌بر بودن اندازه‌گیری ویژگی زودیافت هدایت هیدرولیکی اشباع خاک، در این تحقیق توابع انتقالی خاک نقطه مبنای فاقد ویژگی زودیافت هدایت هیدرولیکی اشباع نیز بسط و توسعه داده‌شد و اثر حذف این ویژگی بر دقت و کارایی توابع انتقالی خاک پیشنهادی مورد بررسی قرار گرفت. همچنین با استفاده از روش‌های شبکه عصبی مصنوعی پرسپترون چند لایه و رگرسیون خطی چندگانه، توابع انتقالی خاک نقطه مبنا برای برآورد عمق تجمعی نفوذ بسط و توسعه داده‌شد. برای مقایسه عملکرد و کارایی توابع انتقالی خاک نقطه مبنای بسط داده شده از شاخص‌های آماری ضریب تغییرات، نش-ساتکلیف، ضریب برآوردگر درصد بایاس، ضریب همبستگی، ضریب تعیین و شاخص ریشه میانگین مربعات خطا استفاده گردید. نتایج نشان داد که کارایی توابع انتقالی خاک مبتنی بر روش برنامه‌ریزی ژنتیک(مابین 42/0 تا 87/0) نسبت به سایر روش‌ها از دقت بالاتری بالاتری برخوردار بود. نتایج همچنین حاکی از آن بود که حذف ویژگی هدایت هیدرولیکی اشباع خاک از ویژگی‌های زودیافت خاک در فرایند بسط توابع انتقالی خاک، کارایی این توابع در برآورد عمق تجمعی نفوذ آب را حداکثر تا 26 درصد کاهش داد.