ارزیابی پایداری خاکدانه ها با استفاده از مدل های فرکتالی و روش های کلاسیک

ساختمان خاک، شاخصی مهم برای مدیریت بهینه منابع خاک و آب می­باشد. زیرا به گونه­ای مستقیم، بر بسیاری از ویژگی­های فیزیکی خاک همچون مقدار آب، هدایت آبی، گرما، تهویه­، جرم ویژه ظاهری و تخلخل خاک اثر می­گذارد. لیکن به دلیل پیچیدگی ساختمان خاک، توصیف کمی آن دشوار می­باشد. یکی از روش­های نوین برای توضیح کمی ساختمان خاک، استفاده از مفهوم هندسه فرکتالی است. در این روش، با تعیین بعد فرکتالی خاکدانه­ها می­توان وضعیت پایداری آنها را در مقیاس­های مختلف به صورت کمی بررسی کرد. هدف از این پژوهش، کمی­سازی ساختمان خاک با استفاده از شاخص­های کلاسیک و مقایسه آن با بعد فرکتالی به دست آمده برای خاکدانه­های خاک در یک پهنه گسترده بود. بدین منظور، تعداد ۴۱ نمونه خاک دست ­نخورده از یک منطقه زراعی برداشت و فراوانی نسبی اندازه خاکدانه­ها، جرم ویژه ظاهری و فراوانی نسبی اندازه ذرات خاک اندازه­گیری شد. سپس میانگین وزنی و میانگین هندسی اندازه خاکدانه­ها در دو حالت تر و خشک با استفاده از روش سری الک­ها اندازه­گیری شد. آنگاه برای همان نمونه­ها، بعدهای فرکتالی Mandelbrot،  Tyler-Wheatcraftو Rieu-Sposito برای هر دو حالت خشک و تر تعیین شد. نتایج نشان داد که بعدهای فرکتالی مدل تعداد – اندازه مندل­برات در سری الک خشک و مدل تعداد – اندازه ریو - اسپوزیتو  در سری الک تر با دو شاخص تجربی قطر خاکدانه­ها بیشترین همبستگی را دارند.

کلیدواژه ها:

پایداری خاکدانه ها ، ساختمان خاک ، مدل های فرکتالی ، هندسه فرکتالی