برآورد ابعاد فرکتالی خاک‌های آهکی با استفاده از داده‌های بافت خاک

مدل­های فرکتالی جرم-پایه، به­وفور در کمی کردن منحنی توزیع اندازه ذرات خاک مورد استفاده قرار گرفته­اند. از آنجا­که بعد فرکتالی قابلیت­های زیادی در برآورد ویژگی­های مختلف خاک دارد، این پژوهش با هدف تعیین مناسب­ترین گروه­ اندازه­ای ذرات اولیه برای برآورد بعد فرکتالی خاک انجام شد. نمونه­برداری از 186 نقطه از برخی خاک­های آهکی جنوب ایران واقع در استان فارس انجام شد. اندازه­گیری توزیع اندازه ذرات خاک با ترکیب روش الک تر و روش تغییر یافته هیدرومترانجام شد. ابعاد فرکتالی به سه روش تیلر و ویت­کرافت (DT)، سپاسخواه و تافته (DS)، و کراوچنکو و ژانگ (DK) محاسبه شد. سپس روابط رگرسیونی بین DT و DK و مقادیر فراوانی گروه­های مختلف اندازه­ی ذرات اولیه خاک برقرار شد. نتایج نشان داد که ارتباط رگرسیونی (درجه 2) بینDT و DK بسیار قوی (با ضریب تعیین 1) بود. همچنین ارتباط رگرسیونی (خطی) DS با DT و DK نیز قوی بود. نتایج همچنین مشخص کرد که میانگین DKو DS به­ترتیب به­طور معنی­داری بیشتر و کمتر از میانگین DT بود. با ریزتر شدن اندازه ذرات، دقت روابط رگرسیونی بین درصد اندازه ذرات کوچکتر از یک قطر مشخص با ابعاد فرکتالی (DT و DK) خاک بیشتر شد تا جایی­که در ارتباط لگاریتمی بین ابعاد فرکتالی با درصد رس، حداکثر مقدار دقت مشاهده شد. آماره­های ضریب تعیین داده­های آموزش، ضریب تعیین داده­های آزمون، ریشه میانگین مربعات خطای نرمال شده (درصد) و ضریب نش-ساتکلیف برای مدل لگاریتمی بین مقدار رس و DT به­ترتیب برابر 99/0، 98/0، 6/0 و 95/0 و همچنین برای مدل لگاریتمی با DK به­ترتیب برابر 98/0، 99/0، 25/0 و 94/0 بودند که بیانگر ارتباط بسیار قوی مقدار رس با ابعاد فرکتالی است. بنابراین با داشتن مقدار رس می­توان با روابط بسیار ساده، مقادیر ابعاد فرکتالی تیلر و ویت­کرافت و کراوچنکو و ژانگ را در محدوده وسیعی از خاک­های آهکی با ترکیبات مکانیکی مختلف محاسبه کرد و از این ابعاد فرکتالی برای تخمین ویژگی­های فیزیکی، شیمیایی و به­ویژه هیدرولیکی خاک­های آهکی که در بسیاری از موارد اندازه­گیری آنها مشکل، هزینه­بر، و وقت­گیر است استفاده کرد.لازم به ذکر است که روابط ارائه شده زمانی معتبر می­باشند که توزیع اندازه ذرات اولیه خاک با روش ارائه شده در پژوهش حاضر تعیین شده باشد و در غیر این­صورت روابط مزبور بایستی آزمون و اعتبارسنجی شوند.

کلیدواژه ها:

بعد فرکتالی ، توزیع اندازه ذرات ، روش تیلر و ویت‌کرافت ، روش سپاسخواه و تافته ، روش کراوچنکو و ژانگ