مدل‌سازی برخی از عوامل موثر بر فرسایش شیاری با استفاده از منطق فازی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد مرتعداری دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست دانشگاه فردوسی مشهد

2 استاد دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست، دانشگاه فردوسی مشهد

3 استادیار دانشکده منابع طبیعی و محیط زیست دانشگاه فردوسی مشهد

چکیده

یکی از چالش‌های بزرگ در فرآیند برنامه‌ریزی و مدیریت اکوسیستم‌های طبیعی از جمله منابع آب‌و‌خاک، عدم درک پیچیدگی‌ها و پویایی این اکوسیستم‌ها در مدل‌های مرسوم می‌باشد اما بر اساس ایده اساسی تئوری فازی، می‌توان این محدودیت را وارد مدل نمود. در این پژوهش نیز به منظور مدل‌سازی رابطه عوامل "درصد سنگریزه سطح زمین"، "درصد سیلت" و "اثر مشترک طول شیب و درصد شیب" با عامل "سطح مقطع شیار در واحد طول"، مدل‌های فازی متعددی با استفاده از عملگرهای فازی، توابع عضویت متفاوت و روش‌های مختلف غیرفازی‌ساز ساخته شدند. در انتخاب مناسب‌ترین مدل علاوه بر میزان آماره ترکیبی خطای نقطه ایده‌آل (IPE)، به تعمیم‌پذیری مدل نیز توجه شد. در تمامی روش‌های دفازی‌سازی، به جز روش بزرگترین ماکزیمم، مدل‌های فازی با ترکیب توابع عضویت "گوسی و ذوزنقه"، "گوسی 2 و ذوزنقه" و تابع عضویت "گوسی 2" جزء مدل‌های منتخب از نظر کمترین میزان IPE شناخته شده‌اند. آنچه که در میان مدل‌های بهینه قابل توجه می‌باشد، حضور تابع گوسی به تنهایی یا در ترکیب با سایر توابع است. همچنین نتایج نشان دادند که در مدل‌سازی فرسایش شیاری، استفاده از توابع نرم‌تر نظیر توابع گوسی نتایج بهتری نسبت به توابع تیز و ساده نظیر ذوزنقه و مثلث به دنبال دارد. همچنین بر اساس نتایج به‌دست‌‌آمده، اگر تنها سادگی مدل مدنظر باشد ترکیب دو تابع ذوزنقه و مثلث از نتایج بهتری نسبت به استفاده از هر یک به تنهایی، برخوردار است. پیشنهاد می‌شود تحقیقات بیشتری در رابطه با به‌کارگیری تکنیک‌های فازی و هوش مصنوعی در راستای مدیریت و مدل‌سازی در منابع طبیعی به عمل آید.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Modeling some of the Factors Affecting Rill Erosions Using Fuzzy Inference System

نویسندگان [English]

  • Seyyedeh Motahareh Hosseini 1
  • Abolfazl mosaedi 2

1 Former M.Sc student of Rangeland Management, Faculty of Natural Resource and Environment, Ferdowsi University of Mashhad. Mashhad - Iran

2 Professor, Faculty of Natural Resources and Environment, Ferdowsi University of Mashhad

3 Assistant Professor, Faculty of Natural Resource and Environment, Ferdowsi University of Mashhad

چکیده [English]

One of the major challenges in planning and management of natural ecosystems such as water and soil resources is lack of understanding the complexities and dynamics of these ecosystems in conventional models. That based on basic idea of fuzzy theory, this limit can be entered in the model. In this study, the fuzzy logic was used to model rill erosion (as a complex natural phenomenon). Various fuzzy models and different methods of defuzzification mechanism were constructed in Mamdany method to determine the optimal model to forecast tracks per unit area of rill erosion in the study area. In all these models, the parameters such as the surface gravel, silt percentage and mutual effects between length and degree of slope (L*S) were considered as input factors of model and cross-section of rills per unit length were considered as the output factors. The results showed that the Gaussian membership function with the defuzzification of smallest maximum is the optimal model for predicting rill erosion in Ahmad-Abad area of Mashhad. The choice of this model, the statistical combination of Ideal point error (IPE), the generalizability of the model was given. According to the results obtained, in the erosion modeling using the softer functions such as Gaussian, will lead to better results than the sharp and simple functions such as trapezoidal and triangular. It is suggested that further research on the use of fuzzy techniques, neural networks and artificial intelligence in the modeling and management of natural resources is done.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Membership function
  • Fuzzy Logic
  • Rill erosion
  • Rangeland. Ahmad-Abad Mashhad