تغییرات برخی پارامترهای کیفیت خاک بر اثر تغییر کاربری اراضی در موقعیتهای مختلف شیب اراضی لسی در شرق استان گلستان

نویسندگان

چکیده

امروزه نرخ سریع رشد جمعیت سبب شده تا پوشش های طبیعی سطح زمین به خصوص جنگل ها توسط بشر تخریب شده و جهت تولید محصولات کشاورزی زیر کشت برده شوند. متصاعد شدن مقادیر قابل توجه کربن و گازهای گلخانه ای از آثار نامطلوب معضل تغییر کاربری های طبیعی اراضی است. به منظور بررسی تغییرات پارامترهای مختلف کیفیت خاک در نتیجه تغییر کاربری، اراضی لسی و شیبدار شرق استان گلستان واقع در حوزه آبخیز آق سو انتخاب شد. در مجموع دویست نمونه از دو لایه سطحی (30-0 سانتیمتر) و عمقی (100-30 سانتیمتر) خاک دو کاربری برداشته شد. این مطالعه نشان داد عملیات زراعی طولانی مدت روی اراضی شیبدار منطقه که پیش از این تحت پوشش طبیعی جنگل قرار داشتند بافت خاک را از کلاس لوم رسی سیلتی به بافت سبک لوم سیلتی تبدیل کرده که بسیار مستعد فرسایش می باشد. علت این امر را باید به هدر رفت ذرات رس خاک بر اثر وقوع فرسایش در منطقه نسبت داد. تغییرات قابل توجه بافت خاک و افزایش مقدار ذرات سیلت در لایه عمقی مورد مطالعه نیز چشمگیر است. این تغییر خود توانسته است روی سایر پارامترهای کیفیت خاک مانند ماده آلی به طور غیر مستقیم تأثیر شدیدی بگذارد. میانگین وزنی قطر خاکدانه ها از 49/1 میلیمتر در لایه سطحی خاک جنگل به 88/0 میلیمتر در ناحیه زراعی مجاور کاهش پیدا کرده است. وزن مخصوص ظاهری خاک افزایش یافته و نفوذپذیری پروفیل خاک به دلیل تخریب ساختمان و افزایش تراکم خاک تقریباً به نصف کاهش یافته است. کاهش ورودی سالیانه مواد آلی به خاک به دلیل از بین رفتن پوشش طبیعی جنگل از سویی و تخریب خاکدانه ها به سبب عملیات خاکورزی و در نتیجه عدم حفاظت فیزیکی مواد آلی خاک از طرفی دیگر موجب شده تا مقادیر کربن آلی و ازت کل خاک تا بیش از 70 درصد کاهش یابند. این امر خود موجب شده میزان تنفس میکروبی خاک نیز پس از جنگلتراشی در منطقه از 19/0 میلی گرم دی اکسید کربن بر گرم خاک در روز به 10/0 کاهش پیدا کند. پایداری اراضی در ناحیه جنگلی موجب شده تا کیفیت خاک در موقعیت های مختلف شیب همواره ثابت باقی مانده و دستخوش تحول نشود. در مقابل، تأثیر موقعیت های مختلف شیب بر پارامترهای مختلف کیفیت خاک در کاربری زراعی بسیار بارزتر از کاربری جنگل است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Application of Neural Network for Prediction of Earthen Dam Peak Breach Outflow, and Breach Time

نویسندگان [English]

  • Mohammad Ajmi
  • Farhad Khormali
  • Shamsolah Ayobi
چکیده [English]

Numerous models have been developed in the past decades to explain the complicated earth dams' berach phenomena. These have included physical as well as mathematical and computer models. Among the more widely used dam breach computer models over decades is the BREACH model. It is based upon erosion and soil mechanics equations, hydraulic and sediment transport laws. The difficulty in gathering data motivates one to use other powerful methods. In this study a new method has been developed for prediction of peak breach outflow and breach time through Artificial Neural Networks (ANNs). Toward this end, synthetic breach parameters of about 115 dams were developed by BREACH model, and then employed to train and test the neural networks. The performance of the network model is investigated through a change of input parameters. A most efficient and global model for assessing a dam breach potential is presented. Later, the most significant input parameters affecting dam breach are investigated. Best results were found with back propagation neural network using multiple hidden layers. The most compatible structure for breach outflow prediction possesses the correlation coefficients of 0.992 and 0.909 for training and testing, respectively. As for breach time, a structure was obtained with the correlation coefficients of 0.993 and 0.884 for training and testing, respectively. A forecast study was performed for the case of Mollasadra Dam. Comparisons between the artificial neural network results and dam BREACH model were made, the results indicating that neural networks are appropriate for predicting dam breach parameters.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Artificial Neural Network
  • BREACH mathematical model
  • Breach time
  • Embankment dams breach
  • Peak breach outflow