شماره مدرك
20942
شماره راهنما
17988
پديد آورنده
مينا مسعودي
عنوان
كارايي روش طيفسنجي مرئي - فروسرخ نزديك براي پيشبيني برخي ويژگي هاي فيزيكي و مكانيكي در حوضه آبخيز مندرجان – زاينده رود
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي
مديريت منابع خاك-منابع خاك و ارزيابي اراضي
محل تحصيل
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
سال دفاع
1404
صفحه شمار
دوازده، 89ص.: مصور، جدول، نمودار
توصيفگر ها
طيفسنجي , حدودآتربرگ , رگرسيون حداقل مربعات جزئي , هدايت هيدروليكي اشباع , مقاومت فروروي , ميانگين وزني قطرخاكدانهها , مرئي –فروسرخ نزديك
تاريخ ورود اطلاعات
1404/12/03
كتابنامه
كتابنامه
رشته تحصيلي
علوم و مهندسي خاك
دانشكده
مهندسي كشاورزي
تاريخ ويرايش اطلاعات
1404/12/04
كد ايرانداك
23208823
چكيده فارسي
خاك پايه واساس حيات؛كشاورزي و امنيت غذايي به شمارميرود ومطالعه خواص فيزيكي و مكانيكي پايه بسيار مهمي براي حفاظت ازخاك و مديريت خاك وآب است. با نظارت بر تغييرات ويژگي¬هاي فيزيكي خاك ميتوان پيشبيني دقيق تناسب اراضي و مسيركشاورزي پايدار را دنبال كرد. ويژگي هاي مكانيكي خاك به طور گسترده براي اهداف مهندسي و زمينشناسي و همچنين در كاربردهاي كشاورزي و زيستمحيطي استفاده ميشوند. روشهاي آزمايشگاهي متعارف مطالعات مكانيكي به علت صرف زمان و هزينه هاي كلان درايران به طور محدود انجام ميگردد كه امروزه روشهاي نوين مانند طيفسنجي اين مشكلات را برطرف كرده است. دراين پژوهش كارايي روشهاي اسپكترومتري مرئي تا فروسرخ نزديك دربرآورد شاخص هاي فيزيكي و مكانيكي براي 100 نقطه مطالعاتي درسطح حوضه آبخيزمندرجان-زاينده رود از نمونههاي خاك رويي عمق 0 تا 30 سانتي متري مورد ارزيابي قرارگرفت. همچنين حدودآتربرگ و ويژگي هاي فيزيكي همگي به روش آزمايشگاهي اندازه¬گيري شدند. ويژگي¬هاي فيزيكي بررسي شده شامل ميانگين وزني قطر خاكدانه، هدايت هيدروليكي اشباع ، مقاومت فروروي خشك و مقاومت فروروي اشباع و همچنين ويژگي¬هاي مكانيكي شامل حدود آتربرگ اندازهگيري شد. تمامي 100 نمونه خاك توسط دستگاه طيف سنج در دامنه 350 تا 2400 نانومتر در سه تكرار مورد ارزيابي قرار گرفتند و طيف هاي به دست آمده بعد از اعمال پيشپردازش هاي شش¬گانه در مدل سازي مورد استفاده قرار گرفتند.
در اين پژوهش براي مدل سازي بين طيفهاي مرئي - فروسرخ نزديك و شاخص¬هاي مكانيكي انتخاب شده از الگوريتم رگرسيون حداقل مربعات جزئي استفاده شد. نتايج اين پژوهش نشان داد كه بهترين پيشپردازش انتخاب شده براي هريك از ويژگي¬هاي هدايت هيدروليكي اشباع ، ميانگين وزني قطر خاكدانه ، مقاومت فروروي اشباع و خشك ، حدرواني ، حدانقباض ، شاخص انقباض و شاخص خميري پيشپردازش دادههاي طيفي خام است كه ضرايب تبيين پيشبيني شده به ترتيب برابر35/0 ، 0001/0 ، 59/0 ، 66/0 ، 51/0 ، 90/0 ، 41/0 و 007/0 است. بهترين عملكرد را حدانقباض و بعد ازآن حدرواني و مقاومت فروروي خشك وضعيف¬ترين عملكردها در پيشبيني شاخص انقباض و مقاومت فروروي خشك خاك حاصل شد. براي شاخص تردي و حدخميري درتمامي پيشپردازش هاي اعمال شده نتايج قابل قبولي به دست نيامد.
اين نتايج براي هر شاخص به ميزان همبستگي با استحكام خاك ، درصد و نوع رس و ميزان مادهآلي بستگي داشت .يافته ها نشان داد طيفسنجي روشي قابل اعتماد براي پيشبيني برخي ويژگي¬هاي مكانيكي خاك قابل استفاده است. ولي براي بهبود نتايج پيشنهاد مي شود ساير مدلهاي غيرخطي و مبتني بر ماشين يادگيري در مرحله واسنجي مورد ارزيابي قرار گيرند.
چكيده انگليسي
Soil is the foundation of life, agriculture, and food security, and the study of physical and mechanical properties is a very important basis for soil protection and soil and water management. By monitoring changes in soil physical properties, it is possible to accurately predict land suitability and pursue a sustainable agricultural path. Soil mechanical properties are widely used for engineering and geological purposes, as well as in agricultural and environmental applications. Conventional laboratory methods of mechanical studies are limited in Iran due to the time and high costs involved, which today modern methods such as spectroscopy have overcome these problems. In this study, the efficiency of visible to near-infrared spectrometric methods in estimating physical and mechanical indices for 100 study points in the Mandarjan-Zayandeh Rood watershed was evaluated from 0 to 30 cm depth topsoil samples. Also, Atterberg limits and physical properties were all measured by laboratory methods. The physical properties investigated included the weighted average of the soil aggregate diameter, saturated hydraulic conductivity, dry subsidence resistance and saturated subsidence resistance, as well as mechanical properties including Atterberg limits. All 100 soil samples were evaluated by a spectrometer in the range of 350 to 2400 nm in three replicates, and the spectra obtained after applying six preprocessing steps were used in modeling. In this study, the partial least squares regression algorithm was used to model the relationship between the visible-near infrared spectra and the selected mechanical indices. The results of this study showed that the best preprocessing selected for each of the characteristics of saturated hydraulic conductivity, weighted average aggregate diameter, saturated and dry subsidence resistance, yield point, shrinkage limit, shrinkage index, and plasticity index is the preprocessing of raw spectral data, which has predicted coefficients of explanation equal to 0.35, 0.0001, 0.59, 0.66, 0.51, 0.90, 0.41, and 0.007, respectively. The best performance was obtained for shrinkage limit, followed by yield point and dry subsidence resistance. The weakest performances were obtained in predicting the shrinkage index and dry subsidence resistance of the soil. Acceptable results were not obtained for the brittleness index and plasticity limit in all applied preprocessings.
These results for each index depended on the degree of correlation with soil strength, percentage and type of clay, and amount of organic matter. The findings showed that spectroscopy is a reliable method for predicting some soil mechanical properties. However, to improve the results, it is suggested that other nonlinear and machine learning-based models be evaluated in the calibration stage.
استاد راهنما
شمس اله ايوبي
استاد مشاور
احمد ميره اي , محمدرضا مصدقي
استاد داور
محمدعلي حاج عباسي جورتاني , مرتضي صادقي