تلفيق داده هاي توپوگرافي و ويژگي هاي خاك براي پيش بيني مكاني پارامترهاي مدل منحني انقباض خاك

Combining topographic and soil attributes for spatial prediction of model parameters of soil shrinkage curve

در نقشه هاي خاك اطلاعات ناچيزي در ارتباط با ويژگي هاي ريولوژيك خاك ارايه مي شود . انبساط و انقباض به عنوان يكي از مهم ترين پديده هاي فيزيكي و مكانيكي خاك محسوب مي شوند كه در ارتباط با پايداري سازه ها و همچنين مباحث خاك ورزي و آبياري در كشاورزي اهميت دارند. اين پژوهش به منظور بررسي تغييرات مكاني پارامترهاي مدل منحني انقباض خاك در بخشي از اراضي كوهرنگ استان چهارمحال و بختياري انجام گرفت . 0 سانتي متري برداشت و به آزمايشگاه منتقل - بدين منظور 99 نقطه در منطقه انتخاب و نمونه هاي كلوخه از لايه 10 شد. منحني انقباض خاك با پوشش دادن كلوخه ها با رزين اكريليكي (اندكي تراو ا به بخار آب و ناتراوا به آب مايع ) ،(?) در برابر نسبت حجم آب (e) براساس قانون ارشميدس اندازه گيري شد. سپس با ترسيم مقادير نسبت پوكي ،? ،es ،er منحني انقباض خاك رسم شده و مدل پنگ و هورن ( 2005 ) بر آن برازش داده شد و پارامترهاي مدل شامل تعيين گرديد . I- براي هر نمونه خاك بهينه گرديد . ساختار مكاني پارامترهاي مدل به كمك شاخص موران n و m برخي ويژگي هاي فيزيكي و شيميايي خاك و توپوگرافي به عنوان داده هاي كمكي در روش رگرسيون- كريجينگ مورد نشان داد كه در مورد (RK) و رگرسيون - كريجينگ (OK) استفاده قرار گرفتند. مقايسه روش هاي كريجينگ معمولي مدل m و n برتري داشت، ولي در مورد دو پارامتر OK بر روش RK روش ? و es ،er تخمين مكاني پارامترهاي به طور عمده ناشي از ارتباط رگرسيوني m و n در مورد دو پارامتر RK نتوانست كاراتر باشد. عدم موفقيت روش RK ضعيف بين پارامترهاي مورد بررسي با ويژگي هاي كمكي خاك و توپوگرافي مي باشد. الگوي پراكنش مكاني پارامترها مطابقت مكاني زيادي با هم ديگر نشان دادند كه با نتايج ? و m و همچنين دو پارامتر es و er نشان داد كه دو پارامتر حاصله از ضر ايب هم پراكنش بين نقشه هاي نام برده هماهنگي د اشت. به طور كلي نتايج اين پژوهش نشان د اد كه پارامترهاي مدل انقباض خاك در منطقه مورد بررسي، داراي وابستگي مكاني هستند و دانسته هاي مكاني اراي ه شده مي تواند در راستاي نمونه برداري هاي بعدي جهت مدل سازي انقباض پذيري خاك ها و همچنين مديريت دقيق مكاني كاربردهاي مهندسي و زيرساخت هاي كشاورزي و خاك ورزي در سطح منطقه مورد بررسي به كار گرفته شود.

Engineering and soil mechanical properties are not usually presented in soil maps. Swelling and shrinkage are among the important soil mechanical and physical properties which play a vital role in the stability of buildings and also for tillage practices and irrigation in agriculture. This study was conducted to investigate the spatial variability of model parameters of soil shrinkage curve in Cherlgerd district, Chaharmahal-va-Bakhtiari province. Ninety nine locations were selected and soil clods were collected from the 0-10 cm layer and brought to the laboratory. Soil shrinkage curve was measured, according to Archimedesʹs principle, by covering the undisturbed clods with an Acrylic Resin which was slowly permeable to water vapor and impermeable to liquid water. Then, the void ratio (e) values were plotted vs. the moisture volume ratio (?) values. The shrinkage curve data were modeled using Peng and Horn (2005) model and the model parameters (er, es, ?, n and m) were optimized for each soil. Spatial structures of the model parameters were identified by the means of Moranʹs I index. Selected soil physical and chemical properties and topographic attributes were employed as auxiliary data in regression-kriging method. Using ordinary-kriging (OK) and regression-kriging (RK) methods showed that for spatial prediction of er, es and ?, the RK method was superior when compared to the OK method. However, the RK was not successful for spatial prediction of n and m; this could be due to low coefficient of determination of the regression equations relating parameters n and m to auxiliary soil and topographic attributes. Trends of spatial variability showed that paired parameters er and es or ? and n have high spatial correspondences which were consistent with the co-dispersion coefficients in the mentioned maps. Overall, the results of this research indicated that soil shrinkage model parameters possess spatial variability in the study region and the obtained spatial information could help sampling strategy for modeling soil shrinkage in future. Moreover, the results might be useful for precise spatial management for engineering purposes and agricultural and tillage fundamental applications in the region.