مقايسه روش فراكتال و كريجينگ جهت تخمين اثر مقياس طولي بر ضريب انتشارپذيري عناصر ناپايدار در خاك

Comparison of Fractal Geometry and Kriging Methods to Estimate the Effect of Length Scale on Dispersivity of Reactive Elements in Soil

زمينه و هدف: مهم ترين پارامتر انتقال آلودگي و املاح در خاك، مقدار انتشار هيـدروديناميكي امـلاح در خـاك است كه به فاصله انتقال آلاينده ارتباط دارد. از آن جا كه تئوري هندسه فراكتال و زمين آمار قادر به توضيح و پيش ­بيني پديده هايي هستند كه به فاصله ارتباط دارند، لذا در اين تحقيق از روش فراكتال و زمين ­آمار براي تعيين انتشارپذيري استفاده شد. روش بررسي: آزمايش انتقال املاح در 16 نقطه از ستون عمودي خاك به قطر 10 سانتي متر و طول 1 متر انجام گرديد و منحني­هاي رخنه حاصل در اعماق6، 12، 18، 24، 30، 36، 42، 48 ،54، 60، 66، 72، 78، 84 ،90و 96 سانتي متر از كف مدل استخراج گرديد. سپس معادله انتقال- انتشار با توجه به فرضيات فراكتالي در­رابطه با ضريب انتشارپذيري به منحني­ هاي رخنه ­حاصل برازش داده شد. يافته ها: با توجه به آزمايشات جذب سطحي فسفر در خاك، هم­ دماي جذب خطي فسفر از بهترين برازش در غلظت­ هاي 4-12-25-50-70 ميلي­گرم در ليتر فسفر برخوردار بود. نتايج نشان داد كه با انجام آزمون مقايسه ميانگين ­ها، هر دو روش در سطح اعتماد يك درصد قادر به پيش ­بيني تغييرات و افزايش ضريب انتشارپذيري در ستون خاك مي باشند، ولي روش فراكتال مقادير را با دقت بيشتري برآورد نموده است. بحث و نتيجه گيري: در تحقيق حاضر انتشار­پذيري در طول نمونه از رابطه تواني پيروي نمود و ضـرايب رگرسيـوني مـدل فراكتال و زمين آمار در پيش ­بيني مقادير انتشارپذيري به ترتيب 0/97و 0/84 به دست ­آمد.

Background and Objectives: Hydrodynamic dispersion rate of solutes in soil is considered as the major parameter for pollution and solutes transport in soil, which is related to pollutant transport distance. As fractal geometry theory and geostatistical theory are capable of explaining and predicting the distance-related phenomena, this research used fractal geometry and geostatistics method for determining dispersivity. Methods: Solutes transport experiment was carried out at 16 points of soil vertical column with a diameter of 10 centimeters and a length of 1 meter and BTCs were extracted at the depth of 6, 12, 18, 24, 30, 36, 42, 54, 48, 60, 66, 72, 78, 90, 84, 96 centimeters from the model bottom. CDE equation was then fitted with the BTCs with respect to the fractal assumptions on dispersivity coefficients. Findings: With respect to phosphorus absorption experiments in soil, phosphorus adsorption isotherm had the best fitting at 4, 12, 25, 50, 70 mg/l of phosphorus concentrations. The results showed that both methods are capable of predicting changes and increase of dispersivity coefficient in soil column after performing a mean-comparison test. However, fractal geometry method estimated values at a higher accuracy. Discussion and Conclusion: Result showed that, dispersivity along the sample followed the exponential relation. The regression coefficients of the fractal and geostatistical models in predicting dispersivity values were 0.97 and 0.84, respectively.