استفاده از مدل های فرکتالی برای کمی سازی ساختمان خاک و مقایسه آن با روش های کلاسیک

ساختمان خاک هم از نظر مدیریت منابع آب و خاک و هم ارتقای توان تولید پایدار، از اهمیتی فراوان برخوردار است. از آنجا که ساختمان خاک اغلب به صورتی کیفی بیان می شود، یکی از روش های نسبتا نوین برای توصیف کمی ساختمان خاک، کاربرد مفهوم هندسه فرکتالی است. با به کار بردن هندسه فرکتالی در تعیین پایداری ساختمان خاک و مقایسه آن با روش های کلاسیک، می توان به درکی بهتر از ساختمان خاک دست یافت. هدف از این پژوهش، کمی سازی ساختمان خاک با استفاده از مدل های فرکتالی و مقایسه آن ها با روش های کلاسیک بود. بدین منظور، تعداد 30 نمونه از خاک سطحی یک منطقه زراعی تهیه شد. سپس با استفاده از روش الک های تر و خشک، میانگین وزنی و میانگین هندسی قطر خاکدانه ها محاسبه گردید. آنگاه با استفاده از چهار مدل فرکتالی تعداد-اندازه و جرم-اندازه Rieu و Sposito، تعداد-اندازه Mandelbrot و جرم-اندازه Tyler و Wheatcraft بعد فرکتالی نمونه ها بدست آمد. نتایج نشان داد که دامنه بعد فرکتالی مدل جرم-اندازه Rieu و Sposito در حالت خشک از 86/2 تا 92/2 و در حالت تر از 90/2 تا 99/2 متغیر است. حال آنکه این تغییرات برای مدل Tyler و Wheatcraft در حالت خشک از 53/2 تا 78/2 و در حالت تر از 24/2 تا 55/2 بدست آمد. دامنه تغییرات در مدل تعداد-اندازه Rieu و Sposito از 77/2 تا 59/3 در حالت خشک و از 35/2 تا 18/3 در حالت تر در نوسان بود. نتایج همچنین نشان داد که دامنه تغییرات در مدل Mandelbrot در حالت خشک از 89/2 تا 72/3 و در حالت تر از 21/2 تا 22/3 می باشد. بیشترین انحراف معیار بدست آمده مربوط به میانگین وزنی قطر خاکدانه ها و کمترین انحراف معیار مربوط به بعد جرم-اندازه مدل Rieu و Sposito بود. نتایج همچنین نشان داد که با افزایش بعد فرکتالی، پایداری خاکدانه ها کاهش و ناپایداری آن ها افزایش می یابد. بدین ترتیب می توان نتیجه گرفت که استفاده از مدل های فرکتالی در مقایسه با روش های کلاسیک برای ارزیابی ساختمان خاک از دقتی بیشتر برخوردار است.