برآورد ابعاد فرکتالی خاک های آهکی با استفاده از داده های بافت خاک

مدل های فرکتالی جرم-پایه، به وفور در کمی کردن منحنی توزیع اندازه ذرات خاک مورد استفاده قرار گرفته اند. از آنجا که بعد فرکتالی قابلیت های زیادی در برآورد ویژگی های مختلف خاک دارد، این پژوهش با هدف تعیین مناسب ترین گروه اندازه ای ذرات اولیه برای برآورد بعد فرکتالی خاک انجام شد. نمونه برداری از 186 نقطه از برخی خاک های آهکی جنوب ایران واقع در استان فارس انجام شد. اندازه گیری توزیع اندازه ذرات خاک با ترکیب روش الک تر و روش تغییر یافته هیدرومترانجام شد. ابعاد فرکتالی به سه روش تیلر و ویت کرافت (DT)، سپاسخواه و تافته (DS)، و کراوچنکو و ژانگ (DK) محاسبه شد. سپس روابط رگرسیونی بین DT و DK و مقادیر فراوانی گروه های مختلف اندازه ی 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 به ترتیب به طور معنی داری 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 جایی که در ارتباط لگاریتمی بین ابعاد فرکتالی با درصد رس، حداکثر مقدار دقت مشاهده شد. آماره های ضریب تعیین داده های آموزش، ضریب تعیین داده های آزمون، ریشه میانگین مربعات خطای نرمال شده (درصد) و ضریب نش-ساتکلیف برای مدل لگاریتمی بین مقدار رس و DT به ترتیب برابر 99/0، 98/0، 6/0 و 95/0 و همچنین برای مدل لگاریتمی با DK به ترتیب 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 می توان با روابط بسیار ساده، مقادیر ابعاد فرکتالی تیلر و ویت کرافت و کراوچنکو و ژانگ را در محدوده وسیعی از خاک های آهکی با ترکیبات مکانیکی مختلف محاسبه کرد و از این ابعاد فرکتالی برای تخمین ویژگی های فیزیکی، شیمیایی و به ویژه هیدرولیکی خاک های آهکی که در بسیاری از موارد اندازه گیری آنها مشکل، هزینه بر، و وقت گیر است استفاده کرد.لازم به ذکر است که روابط ارایه شده زمانی معتبر می باشند که توزیع اندازه ذرات اولیه خاک با روش ارایه شده در پژوهش حاضر تعیین شده باشد و در غیر این صورت روابط مزبور بایستی آزمون و اعتبارسنجی شوند.