دیسرود و کراوز (۱۹۷۱) با به کارگیری روشهای آماری برای ثبت داده های بارش و باد در کانزانس، به این نتیجه رسیدند که باد، انرژی جنبشی باران را به طور قابل ملاحظهای افزایش میدهد.
لایلز و همکاران (۱۹۶۹) کلوخههای خاک را در معرض باران رانده شده توسط باد (باران تحت تاثیر باد) قرار دادند و مشاهده کردند که جدا شدن ذرات خاک به طور قابل توجهی افزایش یافت. دیسرود و کراوز (۱۹۷۱) به نتیجه مشابهی رسیدند و این افزایش تفکیک ذرات خاک توسط باران تحت تاثیر باد را، در درجه اول به افزایش نیروی برشی باد بر کلوخهها نسبت دادند. لایلز و همکاران، ۱۹۷۴؛ دلیما و همکاران، ۱۹۹۲، به این نکته تاکید کردند و همچنین دریافتند که با افزایش رطوبت خاک و چسبندگی خاک، قدرت فرسایشزایی باران مهار میگردد.
در زمینهای مسطح شدت بارندگی و سرعت نهایی قطرات باران به آسانی قابل محاسبه است. اما در تپهها جریان باد تحت تاثیر توپوگرافی تپه است. سرعت باد در قسمت های مختلف تپه تغییر می کند. قطرات باران در حال سقوط بر روی تپه، تحت تاثیر الگوی جریان باد محلی اطراف تپه، قرار میگیرد. و از این رو، شدت و سرعت قطرات باران رانده شده توسط باد در قسمت های مختلف دامنه تپه، متفاوت خواهد بود (چوی[۶۲] ،۲۰۰۲).
چوی(۲۰۰۲) در تحقیقی اثر سرعت قطرات باران رانده شده توسط باد (WDR) بر دامنه تپههایی با ارتفاع مختلف و میزان جدا شدن ذرات خاک را مورد بررسی قرار دادند و نتایج حاصل نشان داد که زمانی که سرعت باد زیاد است، میزان جداشدن ذرات خاک در دامنه تپه نسبت به زمینهای افقی، به طور قابل ملاحظهای افزایش مییابد. و همچنین بیان نمودند که سرعت باد عامل کنترل کننده اصلی در فرایند جداشدن ذرات خاک، به وسیله باران رانده شده توسط باد است و با افزایش سرعت باد، میزان جدا شدن ذرات خاک افزایش مییابد، گرچه این میزان افزایش به زاویه شیب تپه بستگی دارد. در تپههای با ارتفاع کم و شیب ملایم، بسته به سرعت باد میزان جداشدن ذرات خاک ۳۰-۱۵% نسبت به زمینهای افقی افزایش مییابد و در تپههای مرتفع با شیب تند، میزان جداشدن ذرات خاک، ۳-۲ برابر زمینهای افقی است و با نزدیک شدن به قله تپه این میزان افزایش شدیدتر می شود. آنها همچنین گزارش کردند که درسرعت باد ۱۵متر بر ثانیه، میزان جداشدن ذرات خاک در تپهها بیش از ۱۲ برابر در زمینهای افقی است.
باد علاوه بر این که در سطوح شیبدار معمولا سبب پرتاب نابرابر ذرات میگردد در سطوح مسطح نیز معمولا به همان گونه عمل می کند زیرا قطرات باران تحت زاویهای به زمین برخورد می کنند و بنابراین آب و خاک به طرف عکس جهت باد پرتاب خواهد شد (رفاهی، ۱۳۸۵).
۴-۲-۱-۲ ارتفاع آب روی خاک
بررسیها نشان داده که قابلیت جدا شدن ذرات خاک در اثر قطرات باران به ارتفاع آب روی خاک نیز بستگی دارد. اگر ارتفاع آب در سطح خاک بیش از ۳ برابر قطر قطره باران باشد، جدا شدن ذرات خاک توسط باران به طور قابل ملاحظهای کاهش مییابد (پروفیت و همکاران[۶۳]، ۱۹۹۱؛ ساندر و همکاران[۶۴]، ۱۹۹۶).
بررسیهای پالمر نشان میدهد که هر چه ضخامت لایه آب سطحی افزایش مییابد فرسایش حاصل از برخورد قطرات باران افزایش مییابد. به نظر میرسد که دلیل این امر تلاطمی باشد که در اثر برخورد قطرات باران به وجود می آید. البته باید در نظر داشت این موضوع تا ضخامت معینی از آب صادق است و اگر ضخامت لایه آب از آن حد تجاوز کند مقدار فرسایش دوباره کاهش پیدا می کند زیرا در این حالت قسمت اعظم انرژی قطرات باران در آب مستهلک می شود و اثری بر سطح خاک نخواهد داشت. بررسیهای آزمایشگاهی نشان داده است که ضخامت این لایه برابر قطر قطرات باران است ولی در بعضی موارد ۱:۵ و یا ۱:۳ آن نیز گزارش شده است. این نتایج در مورد خاکهای مختلفی که بافت آنها از رس تا لوم سیلتی، لوم و لوم شنی تغییر می کند صادق است. در خاکهای شنی افزایش ضخامت آب سطحی باعث زیاد شدن فرسایش ناشی از قطرات باران نمی شود (رفاهی، ۱۳۸۵).
توری و همکاران (۱۹۸۷) با بررسی اهمیت چسبندگی ذرات خاک و تاثیر عمق رواناب سطحی بر میزان جدا شدن ذرات خاک نشان دادند که میزان جدا شدن ذرات خاک با افزایش عمق رواناب کاهش مییابد. بنابراین توان قطرات باران در تفکیک ذرات خاک تا حدودی به وسیله لایه آب خنثی میگردد.
حضور لایه آب بر سطح خاک بر جهت پرتاب ذرات اثر میگذارد. در حضور لایه نازکی از آب در سطح خاک، زاویه پاشمان بین ۵۰ تا ۷۰ درجه تغییر می کند و با افزایش عمق آب، این زاویه عمودیتر می شود (کینل، ۲۰۰۵ ). بنابراین با افزایش عمق جریان، میزان پاشمان در جهت افقی کاهش مییابد. همچنین وجود لایه آب در سطح بر میزان جدا شدن ذرات نیز اثر میگذارد. این به خاطر صرف انرژی قطرات، برای عبور از لایه آب است لذا، انرژی کمتری صرف جدا نمودن ذرات خاک می شود. از این رو، با افزایش قدرت جریان (عمق جریان) آستانه انرژی جنبشی قطرات باران افزایش مییابد. به همین خاطر در شرایط باتلاقی، پاشمان قطره باران شاخص مناسبی از میزان جدا شدن نیست ( کینل، ۲۰۰۵ ).
عمق جریان بر تنش فرساینده بر سطح خاک دراثر برخورد قطرات باران، اثر میگذارد (کینل، ۱۹۹۱). کینل (۱۹۹۱ و ۲۰۰۵) نشان داد که با افزایش عمق جریان در عمقهای بیش از حدود ۴ میلیمتر، تولید رسوب حاصل از برخورد قطرات با اندازه متوسط (با قطر ۷/۲ میلیمتر) و درشت ( با قطر ۱/۵ میلیمتر)، به صورت خطی کاهش مییابد. موس و گرین[۶۵]، (۱۹۸۷) نتیجه گرفتند که بین انرژی جنبشی باران ( با میانه اندازه قطر ۱/۵ میلیمتر )، که با جریانی با عمقهای ۲۵/۴ و ۱۰ میلیمتر برخورد می کنند و شدت تولید رسوب، رابطه خطی وجود دارد. کینل (۲۰۰۵) بر این باور است که فرسایش ناشی از برخورد قطرات باران (RIIE, Raindrop Impact Induced Erosion)، عامل اصلی در فرسایش بین شیاری است. این حالت وقتی اتفاق میافتد که جریان رواناب انرژی کافی برای جدا نمودن ذرات را ندارد و همچنین عمق جریان، مانع برخورد قطرات به سطح خاک نمی شود.
۵-۲-۱-۲ شیب زمین
در اراضی مسطح ذرات خاک میتوانند تا ارتفاع۱ متر و به طور جانبی تا حدود ۵/۱ متر پرتاب شوند. قطرات باران وقتی که به یک خاک لخت مسطح و در هوای آرام و بدون باد برخورد می کنند تمایل دارند که به طور مساوی در تمام جهات پاشیده شوند. بنابراین خاک خارج شده از هر قسمتی از زمین با خاک دریافتی از پرتاب شدن ذرات از قسمت های دیگر جبران می شود. با وجود این که در اثر ضربه قطرات باران خاک زیادی حرکت می کند اما در هیچ نقطه زمین از بین رفتن وجود ندارد. متوسط زاویه پرتاب ذرات برابر زاویه برخورد قطره به زمین است ولی در جهت عکس آن.
در سطوح شیبدار مقدار ذراتی که در اثر برخورد قطرات باران به پایین پرتاب میشوند بیش از ذراتی است که به بالا پرتاب میشوند بنابراین جابجایی مواد به سمت پایین شیب است. هرچه درجه شیب بیشتر باشد این نسبت افزایش مییابد. الیسون دریافت که در یک شیب ۱۰% حدود ۷۵% درصد از مواد خاک به طرف پایین دست پرتاب می شود در این شرایط ۵۰% مواد از محل خود جا به جا خواهند شد (رفاهی، ۱۳۸۵).
پوسن[۶۶] در سال ۱۹۸۵ بیان کرد که گرچه شیب سطح خاک بر میزان جداشدن ذرات خاک موثر است، اما دانشمندان مختلف نتایج متناقضی را گزارش نمودند. به عنوان مثال نتایج موسلی[۶۷](۱۹۷۳)، هارمون و مییر[۶۸](۱۹۷۸)، فرولیچ و اسلوپیک[۶۹] (۱۹۸۰)، ساوات[۷۰](۱۹۸۱) نشان داد که میزان جدا شدن ذرات خاک سطحی با افزایش شیب سطحی، افزایش مییابد. برخلاف انتظار نتایج مورگان(۱۹۷۸) نشان داد که هیچ رابطه قابل توجهی بین شیب سطحی و میزان جداشدن ذرات خاک وجود ندارد بنابراین پوسن لازم دانست اثر شیب بیشتر بررسی گردد و در سال ۱۹۹۲ توری و پوسن اثر شیب بر میزان جداشدن ذرات خاک در اثر برخورد قطرات باران را مورد بررسی قراردادند و نتایج آنها حاکی از این بود که با زیاد شدن درجه شیب میزان پاشمان افزایش مییابد.
۶-۲-۱-۲ پوشش گیاهی
پوشش گیاهی معمولا میزان هدر رفت خاک را کاهش میدهد، اما تحقیقات نشان میدهد که در مورد فرسایش پاشمانی همیشه درست نیست. مخصوصا در مورد گیاهان با ارتفاع زیاد که سبب افزایش پاشمان شدن ذرات خاک میگردند.
پوشش گیاهی هم در برابر جریان رواناب و همه در برابر برخورد قطرات باران به عنوان یک عامل حفاظتی عمل می کند و در کل فرسایش آبی را کاهش میدهد. در بررسی نقش پوشش گیاهی در فرایند فرسایش باید به نوع، ارتفاع، تراکم پوشش گیاهی توجه کرد. هرچه پوشش گیاهی متراکمتر باشد و درصد بیشتری از سطح زمین را بپوشاند و ارتفاع کمتری داشته باشد، فرسایش را بیشتر کنترل می کند.
گیاهانی که در تماس با سطح خاک هستند بیشتر از گیاهان مرتفع که سطح زمین آنها عاری از پوشش است فرسایش را کنترل می کنند گیاهانی که در نزدیکی سطح زمین هستند انرژی جنبشی باران را میگیرند و آب با سرعت کم به سطح خاک برخورد می کند در حالی گیاهان مرتفع گرچه انرژی قطرات باران را میگیرند، اما به علت فاصله زیاد از سطح زمین، قطرات باران که از آن ریزش می کند میتوانند فرسایشگر باشند، از سوی دیگر قطرات باران در سطح برگها به هم میپیوندند و قطره بزرگتری را به وجود میآورند که قطعا فرسایندهتر از قطرات باران است.
بانسی[۷۱] (۱۹۹۴) برای ارزیابی میزان انتقال پاشمان در شیب تحت پوشش گیاهی مختلف، ۴ تیمار گیاه ذرت، گیاه لوبیا، کشت مخلوط ذرت-لوبیا و آیش را بررسی کردند نتایج آنها نشان داد که در همه تیمارها میزان پاشمان در پایین شیب بیشتر از بالای شیب بود و مقدار خاک پاشمان شده در پایین شیب در زمین آیش و زمین تحت کشت ذرت بیشتر از زمینهای تحت کشت لوبیا و کشت مخلوط بود. پاشمان خاک در پایین شیب نسبت به بالای شیب در زمین آیش ۷ برابر و در زمین ذرت ۶ برابر بود در حالی که در زمینهای تحت کشت مخلوط و لوبیا این نسبت در حدود ۳-۱ بود و این نشان میدهد که حضور پوشش گیاهی مقدار انتقال پاشمان به پایین شیب را در طی فرسایش پاشمانی کاهش میدهد. زیرا هم لوبیا و هم کشت مخلوط نسبت به ذرت، در نزدیکی سطح زمین پوشش بیشتری داشتند از اینرو افزایش پوشش گیاهی سبب کاهش پاشمان خاک به سمت پایین شیب میگردد.
قهرمانی و همکاران (۲۰۱۱) اثر پوشش گیاهی بر فرسایش پاشمانی و صفحهای در دامنه جنگلهای شیبدار ژاپن را بررسی کردند و به این منظور ۳ کرت به ابعاد (۵*۲) با درصد پوشش ۱%، ۴۵% و ۹۴% ایجاد کردند به ترتیب برای کرتهای با پوشش گیاهی کم، متوسط و زیاد و نسبت پاشمان به کل فرسایش خاک حدود ۱۶%، ۳۲% و ۱۸% و نسبت پاشمان به انتقال رسوبات به ترتیب ۸/۶۰%-۱/۲%، ۸۱%-۸/۲% و ۷/۷۶%-۸% به دست آمد.
گیبلر و همکاران (۲۰۱۰) برای مطالعه فرسایشزایی باران و تاج بارش در نواحی نیمه گرمسیری جنوب شرقی چین از جام پاشمانی پرشده با شن، استفاده کردند، نتایج به دست آمده نشان داد که قدرت فرسایشزایی قطرات تاج بارش در مناطق جنگلی، ۵۹/۲ مرتبه بیشتر از قدرت فرسایشزایی باران در مناطق باز است و این به اهمیت بوتهها، گیاهان و لایه لاشبرگ در اکوسیستمهای جنگل برای حفاظت خاک در برابر فرسایش تاکید می کند. یکی شدن و پیوستن قطرات باران موجود در سطح برگها و شاخهها عامل افزایش قدرت فرسایشزایی هستند. علاوه بر این نتایج نشان داد که پتانسیل فرسایش در جنگلها به ساختار جنگل، به ویژه ارتفاع و میزان سطح تاج پوشش بستگی دارد. و متوسط پتانسیل فرسایش در جنگلهای کهنسال ۵۳/۱ مرتبه بیشتر از جنگلهای جوان به دست آمد.
این مطالعات نشان میدهد که پوشش گیاهی از طریق جلوگیری از برخورد قطرات باران و کاهش انرژی جنبشی آنها، خاک را از فرسایش پاشمانی حفظ می کند و جدا شدن و انتقال ذرات را کاهش میدهد. پوشش گیاهی همچنین از پاشمان ذرات خاک به سمت بالای شیب جلوگیری می کند و همه مسیرهای حرکتی ذرات خاک را محدود میسازد. بنابراین با افزایش پوشش گیاهی، مخصوصا انواع کوتاه و در حال رشد، انتقال پاشمان و میزان پاشمان کاهش مییابد و پوشش گیاهی قادر است هم قبل از ایجاد رواناب و هم در زمان شروع رواناب هدر رفت خاک را کاهش دهد.
۲-۲ کاربری اراضی
رشد بیرویه جمعیت و به دنبال آن نیاز روزافزون انسان به غذا، کشاورزان کشورهای مختلف جهان را به سوی بهره برداری از زمینهای نامرغوب و اراضی حاشیهای همچون مراتع و جنگلهای واقع در اراضی شیبدار سوق داده است(حاج عباسی، ۱۳۸۶). یک روش برای توسعه اراضی کشاورزی، جنگلتراشی و تبدیل آن به اراضی مرتعی و کشاورزی است که یکی از پیامدهای این تخریب، تاثیر منفی بر کیفیت خاک میباشد( کیانی،۱۳۸۶) که منجر به تخریب اکوسیستمهای طبیعی می شود و ظرفیت فعلی و آینده تولید خاک را کاهش داده و سبب فرسایش خاک میگردد (عمادی، ۲۰۰۹). در ایران تغییر کاربری زمین از مرتع به کشاورزی دیم با سرعت بالایی (حدود ۴۰۰ مترمربع در هر ثانیه) در حال رخ دادن است(عباس زاده افشار و همکاران، ۲۰۱۰).
پژوهش و همکاران (۱۳۹۰)در تحقیقی با هدف تعیین اثر نوع کاربری اراضی مختلف در تولید فرسایش و رسوب در حوضه آبخیز تنگ گزی(یکی از زیر حوضههای بزرگ حوضهی زایندهرود) نشان دادند که بیشترین مقدار هدر رفت خاک و تولید رسوب با بهره گرفتن از معادله جهانی فرسایش خاک در حوضه مورد مطالعه، از کاربریهای مرتع متراکم و بیشه و بوتهزارهایی که در واحد فیزیوگرافی کوه خاکی قرار دارند، صورت گرفته است. این افزایش تولید رسوب در این دو نوع کاربری، ناشی از تأثیر متقابل دو عامل شیب و چرای بیرویه دام در اوایل فصل بهار (عدم مدیریت صحیح زراعی) بوده است. بنابراین با اولویت دادن به این دو نوع کاربری اراضی و اجرای عملیات مکانیکی از قبیل تراسبندی و احداث بند و کشت برروی خطوط تراز در کنار عملیات بیولوژیکی و همچنین قرق کردن آنها میتوان نقش چشمگیری در کاهش اثر منفی شیب و کنترل فرسایش خاک داشت و از سوی دیگر با توجه به آنکه بیشتر ساکنان این منطقه را عشایر تشکیل می دهند و شغل اصلی آنها دامداری و دامپروی است، توصیه می شود که از ورود دام به این کاربریها جلوگیری شود. به طورکلی در این تحقیق مقادیر ضریب فرسایشپذیری در کاربریهای مختلف که از طریق اندازه گیری مستقیم به دست آمد، نشان داد که بیشترین مقدار این عامل در کاربری جنگل با پوشش کم و کمترین مقدار در کاربری مرتع متراکم است.
با بررسی نقش تغییرات کاربری اراضی در میزان فرسایش و رسوب در چهار حوضه در چین مشخص شد در مناطق جنگلی مقدار فرسایش و رسوب بین ۱۰ تا ۱۰۰ درصد کاهش داشت(ژانگ و همکاران[۷۲]،۲۰۱۰). همچنین، مشخص شد در حوضههای کوچک) ۱کیلومترمربع( تغییرات کاربری اراضی اثر کمتری بر رواناب سطحی و تولید رسوب دارد.
تجوانی[۷۳](۱۹۸۰) اثر کاربری اراضی بر روی فرسایش را در شیبهای مختلف در مناطق مختلف هندوستان آزمایش کرد و نتیجه گرفت که پوشش گیاهی طبیعی و گراسهای طبیعی در قیاس با اراضی کاشته شده شامل گندم، جو و ذرت از هدر رفت خاک کمتری برخوردار است. مورگان(۱۹۸۰) بر اساس مطالعه ای روی فرسایش خاک در انگلستان دریافته است که کاربری اراضی کشاورزی، کنترل مهمی روی منبع و مقدار رسوب رودخانه دارد. همچنین او نتیجه گرفته است که تبدیل اراضی مرتعی به اراضی زراعی باعث تشدید فرسایش در مقیاس وسیع می شود و نوع کاربری اراضی کنترل مهمی روی منبع و مقدار رسوب رودخانه دارد. آزموده و همکاران ) ۸۹۱۳) در پژوهشی به منظور بررسی رواناب و فرسایش خاک در خاکهای تحت پوشش اراضی جنگلی و مقایسه آن با اراضی زراعی و باغی که منتج از تغییر کاربری جنگل بوده، نسبت به شناسایی عوامل مؤثر در رواناب و فرسایش خاک در محدوده شهرستان ساری اقدام نموده و در هر یک از کاربریها، میزان رواناب و فرسایش خاک ناشی از شبیهسازی باران را اندازه گیری کردند. نتایج حاصله نشان داد بیشترین و کمترین میزان رواناب به ترتیب در کاربری جنگل و باغ ایجاد شده است. هم چنین، مقدار فرسایش خاک در اراضی زراعی و باغی به ترتیب ۷۶/۱ و ۳۶/۱ برابر کاربری جنگل اندازه گیری شد. تاون[۷۴](۱۹۸۹) در تایوان اثر کاربری اراضی را بر ضریب هرزآب و تولید رسوب در چهار حوضه کوچک مطالعه کرد و نتیجه گرفت که در هر واحد اراضی، با افزایش درجه بهره برداری از اراضی، ضریب هرزآب ناخالص و ضریب هرزآب پیک و تولید رسوب زیاد می شود. تمام این ضرایب وقتی که عملیات حفاظت خاک به وسیله پوشش گیاهی انجام شود، کاهش مییابند. او همچنین ثابت کرد که وقتی در عملیات حفاظت خاک از پوشش طبیعی یا پوشش مصنوعی استفاده شود، مقدار تولید رسوب به طور معنیداری کم می شود. ونیامپی و همکاران[۷۵](۲۰۰۲) در بلژیک اظهار داشتند، تغییرات جزئی کاربری از جنگل به اراضی کشاورزی تأثیر معنیداری بر افزایش میزان فرسایش خاک دارد. تحقیقات انجام شده در حوضهی آبخیز رودخانهی یونار، علت افزایش فرسایش را ناشی از تغییر مراتع دائمی به کشاورزی مکانیزه نسبت میدهد (فوسگری[۷۶]، ۱۹۸۸). در پژوهش دیگری، جوکارسرهنگی و غلامی (۱۳۸۷) با ایجاد تغییر فرضی در کاربری اراضی در محیطGIS ، امتیاز عامل کاربری حوضه زارمرود را سه بار در مدل تغییر داده، تأثیر تغییر کاربری اراضی را در میزان فرسایش و رسوب بررسی نمودند. نتایج نشان داد تنها با تغییر کاربری اراضی مزارع و باغها (مکانهای با امکان تغییر کاربری و نوع کشت( میتوان شدت فرسایش را به طور قابل ملاحظهای کاهش داد. چپی (۱۳۷۷) در تحقیقی که در حوضهی سد قشلاق سنندج انجام داده، نشان داده است که اراضی زراعی حوضه ۳۴/۸ درصد سطح حوضه را شامل میشوند، دارای کاربری نامناسب هستند و با تواناییهای بالقوه حوضه منطبق نمیباشند و اگر مراتع مخروبه و فقیر احیا و اراضی زراعی حوضه تبدیل به مرتع شوند، فرسایش و رسوب حوضه آبخیز حدود ۳۵درصد کاهش خواهد یافت. غفاری (۱۳۷۷) از مطالعات خود بر روی حوضهی آبخیز رودخانه علاء مرودشت نتیجه گرفت که تبدیل بیرویهی اراضی مرتعی و جنگلی به کشاورزی و سایر مصارف غیر اصولی منجر به افزایش فرسایش و تولید رسوب به میزان ۱۵ درصد شده است. نبی پی لشکریان (۱۳۷۹) اقدام به بررسی آثار تغییر کاربری اراضی بر میزان فرسایش خاک و رسوب در حوضهی آبخیز ماسوله گیلان نمود. او با کاربرد مدلهای MPSIAC و EPM، رسوبدهی حوضه را در شرایط کاربری اراضی فعلی و آتی (متناسب با استعداد اراضی) مقایسه نمود. نتایج حاصل از این دو مدل نشان داد که در صورت اصلاح و احیای پوشش گیاهی و استفاده از اراضی بر اساس استعداد خاکها، فرسایش ویژه در مدل MPSIAC به میزان ۲۳/۹ در صد و در مدل EPM به میزان ۹۸/۲۲ درصد کاهش خواهد یافت. وی همچنین مشخص کرد که شدت فرسایش در اراضی با کاربری زراعت دیم به مراتب بیشتر از سایر کاربریها است. محققان دیگر بسیاری نیز از جمله؛ خیرالدین و همکاران (۱۳۸۷)، شعبانی و همکاران (۱۳۸۶)، بیات و همکاران (۱۳۹۱)، نظری سامانی و همکاران (۱۳۹۲)، آرخی (۱۳۹۲) و … به نقش عمده مدیریت کاربری اراضی بر فرسایش خاک اشاره داشته اند. سینگر و لی بیسوناس[۷۷] (۱۹۹۸) مشاهده کردند که مقدار ماده آلی در سه خاک مورد مطالعه تفاوت اندکی با هم داشتند و تغییرات بافت خاک تاثیر معنیداری بر پاشمان ندارد.
تغییر کاربری اراضی علاوه بر تاثیر بر فرسایش خاک، بر سایر ویژگیهای خاک که به طور مستقیم یا غیر مستقیم با فرسایش در ارتباط هستند نیز تاثیرگذار میباشد. شوکلا و همکاران[۷۸] (۲۰۰۳) گزارش دادند که تغییر کاربری زمین می تواند تاثیر زیادی بر خصوصیات فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی خاک داشته باشد. رضایی پاشا و همکاران (۱۳۹۰) در بررسی نرخ فرسایش پاشمانی و مقایسه آن در کاربریهای مختلف و ارتباط آن با برخی خصوصیات خاک نشان داد که اختلاف معنیداری بین نرخ فرسایش پاشمانی در کاربریهای مختلف وجود ندارد و تغییر کاربری جنگل به کاربری کشاورزی و مرتع درصد مادهآلی را به ترتیب۹۳/۵۹ و۶۲/۳۳ درصد در عمق سطحی۳۳/۳۳ و ۹۵/۲۹ درصد در عمق زیرین کاهش داده است. همچنین نشان دادند درصد سیلت در کاربری کشاورزی دارای همبستگی مثبت معنیدار، ماده آلی در کاربری مرتع دارای همبستگی منفی معنیدار و شاخص فرسایشپذیری خاک در کاربری کشاورزی دارای همبستگی مثبت معنیدار با نرخ پاشمان است. تغییر کاربری اراضی و بخصوص تبدیل جنگلهای طبیعی به اراضی کشاورزی موجب کاهش شدید کیفیت خاک می شود (اسکانلتز[۷۹]،۲۰۰۰). تغییر کاربری اراضی در مناطق شمالی ایران معمولاً با کاهش میزان ماده آلی و مواد مغذی خاک همراه بوده و به تخریب ساختمان خاک و تغییر توزیع و پایداری خاکدانهها منجر می شود (عمادی و همکاران،۲۰۰۸). حقیقی و همکاران (۲۰۱۰) نشان دادند که ماده آلی و چگالی ظاهری در خاک مرتع در مقایسه با خاکهای مزارع دیم بیشتر بود. مطالعات چلیک[۸۰] (۲۰۰۵) بر روی اثرات تغییر کاربری در اراضی کوهستانی مدیترانه نشان داد که تبدیل اراضی طبیعی به اراضی زراعی، اثرات زیانبار جدی بر خصوصیات خاک داشته و منجر به کاهش معنیدار پایداری خاکدانهها، هدایت هیدرولیکی و مواد آلی خاک (تا ۴۹ درصد در مدت ۱۲ سال)، گردیده است و میزان حساسیت به فرسایش در اراضی کشاورزی به ترتیب ۴/۲ و ۲ برابر بیشتر از میزان حساسیت به فرسایش در اراضی جنگلی و اراضی مرتعی شده است. مطالعات عجمی[۸۱]( ۲۰۰۷) نشانگر کاهش تنفس میکروبی، تغییر بافت خاک از لوم رسی سیلتی به بافت سبک لوم سیلتی و کاهش میانگین وزنی قطرخاکدانهها در اثر تغییر کاربری اراضی در مدت حدود پنجاه سال میباشد.
نیک نهاد و مارمایی (۱۳۹۰) با تحقیقی در حوضه آبخیز کچیک واقع در استان گلستان نشان دادند که در اثر تغییر کاربری، بافت خاک از شنی رسی لومی به شنی لومی و رده خاک از خاک رسی با خاصیت خمیری بالا به خاک رسی با خاصیت خمیری پایین تبدیل شده و متوسط قطر خاکدانهها نیز کاهش مییابد و در نتیجه خاک زراعی در مقایسه با خاکهای جنگلی و مرتعی دارای تخلل کمتر و جرم مخصوص بیشتری میگردد. همچنین میزان ماده آلی، ازت آلی، ظرفیت تبادل کاتیونی خاک در کاربری زراعی در قیاس با کاربریهای جنگل و مرتع کاهش معنیداری دارد.
حیدری و همکاران(۱۳۹۲) در تحقیقی نشان دادند که ماده آلی، وزن مخصوص ظاهری و ازت شاخص های مناسبی در ارزیابی تأثیر مدیریت بر اکوسیستم جنگلی بلوط غرب براساس خصوصیات فیزیکی- شیمیایی خاک محسوب میشوند.
محققان مختلف مانند ذوالفقاری و حاجعباسی (۱۳۸۷)، کیانی و همکاران (۱۳۸۶)، یوسفیفرد و همکاران (۱۳۸۶)، گاجیک و همکاران[۸۲](۲۰۰۶) و مارتینز- منا و همکاران[۸۳](۱۹۷۰) در بررسیهای خود به تاثیر سوء تغییر کاربری اراضی بر ماده آلی خاک اشاره نموده اند. ماول و همکاران[۸۴](۱۹۹۳) مطالعه ای را در کشور قزاقستان انجام دادند و به این نتیجه رسیدند که تغییر و تبدیل اراضی مرتعی به اراضی زراعی و اراضی شخم خورده باعث کاهش شدید حاصلخیزی خاک مخصوصاً مقدار هوموس خاک شده است.
از ویژگی های فیزیکی برخی از خاکها که رواناب را در مناطقی که این پدیده در آن وجود دارد، افزایش میدهد آبگریزی خاک میباشد که در ایران کمتر به این مسئله توجه شده و مطالعات کمی در مورد این پدیده وجود دارد. تغییر در کاربری اراضی جنگل سبب میگردد که خاکهای آبگریز خاصیت خود را از دست داده و به خاکهایی با قابلیت مرطوب شدن تبدیل شوند که البته این پدیده همیشه در تمام موارد صحیح نمی باشد. تغییر در کاربری اراضی مرتع و جنگل سبب هدر رفت کربن آلی، تخریب ساختمان خاک، کاهش هدایت هیدرولیکی و افزایش چگالی ظاهری خاک میگردد. تغییر در کاربری اراضی همچنین سبب کاهش نفوذ آب در خاک و افزایش رواناب و فرسایش میگردد (ذوالفقاری و حاج عباسی،۱۳۸۷).
تغییر کاربری اراضی از عرصه های منابع طبیعی نظیر مرتع به کاربریهای دیگر که تحت سیستم مدیریت انسان میباشد باعث افزایش فرسایش، هدر رفت تشدیدی خاک و انتقال عناصر غذایی همراه با آن می شود (یوسفیفرد و همکاران، ۱۳۸۶).
با جمعبندی مطالب، میتوان نتیجه گرفت تغییرات کاربری اراضی یکی از فاکتورهای مهم در تغییر جریان هیدرولوژی، فرسایش حوضه و تولید رسوب است. لذا، بررسی نقش آن در تولید رسوب مدیران ارضی را در اولویت بندی عوامل مؤثر بر روند افزایش تولید رسوب به منظور برنامه ریزی حفاظت خاک یاری می کند.
۳-۲ منطق فازی
انتخاب یک روش و رویکرد مناسب برای مدلسازی یک سامانه، کاملا بستگی به میزان پیچیدگی آن داشته و پیچیدگی نیز ارتباط معکوس با میزان دانش و شناخت ما از آن سامانه دارد. امروزه توسط محققین سعی گردیده تا از روشهای ریاضی و آماری و همچنین از ابزارهای مختلف، شامل: شبکه های عصبی مصنوعی، الگوریتمهای ژنتیکی، زمین آمار، منطق فازی و غیره جهت برآورد دقیقتر فرسایش و رسوب استفاده شود (کوره پزان،۱۳۸۴). در سالهای اخیر استفاده از تئوری مجموعه های فازی جهت مدلسازی پدیده های هیدرولوژیکی که دارای عدم قطعیت بالایی هستند، مورد توجه محققین قرار گرفته است. در این راستا نبیزاده و همکاران b) 1391 (مدل فازی را جهت پیش بینی جریان روزانه رودخانه استفاده نمودند. نتایج تحقیق آنها نشان داد که مدل فازی با دقت بالا و خطای کم به خوبی می تواند به عنوان روشی کارآمد و دقیق در پیش بینی جریان رودخانه به کار گرفته شود. همچنین دقت مدل فازی در پیش بینی دبی بیشتر از مدل رگرسیون خطی بوده و این مدل مقادیر دبی پیک را با دقت بسیار بیشتری نسبت به مدل رگرسیون خطی برآورد کرده است.
از مدلهای مبتنی بر منطق فازی شامل سیستم استنتاج فازی (FIS) و سیستم استنتاج تطبیقی عصبی- فازی (ANFIS) به منظور پیش بینی جریان روزانه رودخانه، نیز استفاده شده است، در یکی از این پژوهشها، از سه پارامتر بارندگی، دما و دبی روزانه حوضه آبریز لیقوان چای برای پیش بینی جریان روزانه رودخانه لیقوان، استفاده شده است. بر اساس نتایج به دست آمده، به طور کلی، در بررسی دوره های سالیانه، دما در پیش بینی جریان روزانه این رودخانه تأثیر چندانی نداشته و بارندگی روز جاری مؤثرتر از دبی دو روز قبل در پیش بینی جریان روزانه میباشد )نبیزاده و همکاران، .(۱۳۹۱a نبیزاده و مساعدی (۱۳۹۰) با هدف بررسی تاثیر دمای روزانه بر افزایش دقت پیش بینی آبدهی روزانه با بهره گرفتن از روشهای مبتنی بر منطق فازی در مناطق سردسیر، اعلام داشتند دما در ماههای آذر و فروردین برای مدلFIS ، بر فرایند پیش بینی مؤثر بوده و باعث افزایش دقت پیش بینی آبدهی میگردد. ایشان علت این موضوع را به تاثیرپذیری نوع بارش از دمای هوا در ماههای آذر و فروردین در منطقه مورد مطالعه نسبت دادند و کارآیی بالای مدل FIS را مورد تایید قرار دادهاند.
یکی دیگر از کاربردهای منطق فازی در زمینه مطالعات هیدرولوژی و آبشناسی، تعیین عرصه های همگن است، زیرا در صورت کمبود آمار و نقص داده های هیدرولوژی، اطلاعات هیدرولوژیکی فقط در مناطق همگن قابل انتقال میباشند. در مطالعات هیدرولوژیکی از منطق فازی در سایر موضوعات همچون مدلسازی خشکسالی، برآورد تبخیر و تعرق و … نیز استفاده شده است. شو و برن[۸۵] (۲۰۰۴) با مقایسه روشهای مختلف تعیین مناطق همگن هیدرولوژیکی در انگلستان نشان دادند که سیستم فازی از دقت بیشتری نسبت به سایر روشها برخوردار است، اما آنها در مطالعات خود تنها از تابع عضویت گوسی استفاده نمودند.
در توصیف مولفههای هیدرولوژیکی شامل؛ نفوذپذیری، رواناب سطحی و جریان غیراشباع از سامانه استنتاج فازی بهره جست (بردوسی[۸۶]، ۱۹۹۶).
منطق فازی در زمینه مطالعات آبخیزداری نسبت به سایر بخشهای منابع طبیعی بیشتر به کار برده شده است. از مطالعات موجود در این زمینه میتوان به تحقیق یمانی و همکاران (۱۳۸۴) در بررسی پهنه بندی فرسایش در حوضه آبخیز داورزن به کمک منطق فازی اشاره کرد. نتایج آنها نشان داد که در تعیین پهنههای فرسایشپذیر، اپراتور فازی گاما با تابع۰.۵، بهترین پهنه بندی را برای فرسایش حوضه داورزن ارائه نموده است. بر اساس نتایج این محققین، این اپراتور دقت بالایی را نشان داده است و مطابق با آن نیمی از حوضه دارای فرسایش خیلی زیاد بوده است. قدوسی(۱۳۸۲) ، در زمینه کاربرد الگوی منطق فازی در محیط سیستم اطلاعات جغرافیایی برای الگوسازی مورفولوژی فرسایش خندقی، تحقیقی را انجام داده است. نتایج حاصل از ارزیابی الگوهای مورد استفاده وی نشان میدهد که اپراتورهای الگوی منطق فازی بیشترین درصد همپوشانی را با عرصه های کنترل دارا هستند. تیفر و همکاران[۸۷](۲۰۰۳)، منطق فازی را به منظور تخمین بار رسوب از سطح خاک لخت به کار گرفتند و کارایی آن را با مدل شبکه عصبی مصنوعی و مدلهای فیزیکی مقایسه نمودند و نتیجه گرفتند که استفاده از مدل فازی تحت شرایط بارندگیهای شدید در شیبهای متفاوت بهتر است و همچنین در شیبهای زیاد دامنه، تحت بارندگیهایی با شدتهای متفاوت، مدل فازی کارایی بهتری در توضیح قابلیت فرسایش خاک و میزان رسوب دارد. پژوهش(۲۰۱۲) با بهره گرفتن از تکنیک فازی بار رسوب را در حوضه زاینده رودعلیا با دقت بالایی نسبت به روشهای کلاسیک برآورد نمودند. معتمدوزیری و همکاران(۱۳۸۸) در مدلسازی بار معلق رودخانه در حوزه آبخیز زنجانرود با بهره گرفتن از منطق فازی به کارایی دقیقتر روش فازی نسبت به روشهای USBR و FAO اشاره دارند. تعدادی از محققین از جمله: میترا و همکاران[۸۸](۱۹۹۸)، چانگینگ و چاژنگ[۸۹](۲۰۰۰)، گاکتیپ و همکاران[۹۰](۲۰۰۵)، چنگ و همکاران[۹۱](۱۹۹۶)، شکوری و همکاران(۲۰۰۷)، لی و لی [۹۲](۲۰۰۶)، اکیورک و اوکالپ[۹۳](۲۰۰۶)، فرارو[۹۴](۲۰۰۹)، جیانگوا و همکاران[۹۵] (۲۰۰۱)، مناسب بودن استفاده توامان مدلهای فرسایش خاک و منطق فازی را پیشنهاد نموده اند.
تعدادی از مطالعات مبتنی بر نظریه مجموعههای فازی در ارتباط با معادله جهانی فرسایش خاک میباشد که به مطالعات توری و همکاران(۱۹۹۷)، احمد و همکاران[۹۶](۲۰۰۰)، میتوان اشاره نمود. توری و همکاران با بهره گرفتن از سامانه استنتاج فازی توزیع مکانی ضریب فرسایشپذیری خاک را بررسی نمودند. میترا و همکاران (۱۹۹۸)، کاربرد منطق فازی را در پیش بینی از دست رفتن خاک در حوضههای بزرگ مورد بررسی قرار دادند. آکی یوریک و اوکالپ (۲۰۰۶)، از ریاضیات فازی برای پیش بینی مکانی خطر فرسایش خاک استفاده نمودند. آنها با مقایسه معادله جهانی فرسایش خاک و تلفیق آن با سامانه فازی، نتیجه گیری نمودند که معادله جهانی فرسایش خاک، مقدار ار دست رفت خاک را بیش برآورد مینماید، حال آن که روش تلفیقی معادله جهانی فرسایش خاک و سامانه فازی، روش مناسبی برای پیش بینیهای دقیقتر میباشد. تران و دوکستین[۹۷](۲۰۰۱)، کاربرد منطق فازی را در مدل تجدید نظر شده جهانی فرسایش خاک بررسی، و نتیجه گرفتند منطق فازی انعطاف لازم را در ارتباط با پیش بینی مقدار خاک از دست رفته و فاکتورها و اطلاعاتی که از دقت کافی برخوردار نمیباشند ایجاد مینماید.
کاندل[۹۸](۱۹۹۸)، مدلهای مختلف فازی را که متناسب با خصوصیات خاک میباشند، ارائه نموده است. در مطالعه عامل فرسایشپذیری خاک بر اساس سامانه استنتاج فازی میتوان به مطالعات زیر اشاره نمود. بهرامی و همکاران(۲۰۰۵) با بهره گرفتن از سامانه استنتاج فازی، روش جدیدی برای برآورد عامل فرسایشپذیری خاک ارائه نمودند. پژوهش(۱۳۹۰) در بررسی عامل فرسایشپذیری خاک با بهره گرفتن از منطق فازی به نتایج قابل قبولی دست یافت. نتایج نشان داد که این روش می تواند جایگزین روش نموگراف ویشمایر گردد. محققین مختلفی استفاده از سامانه فازی را در بهبود پیش بینی مقدار خاک از دست رفته بیان نموده اند (میترا و همکاران، ۱۹۹۸ و ترن و همکاران، ۲۰۰۱). روش منطق فازی نه تنها یک روش قابل انعطاف و دقیق در برقراری رابطه بین عامل فرسایشپذیری خاک و متغیرها میباشد، بلکه بر مشکلات نادقیق بودن عوامل مدل غلبه مینماید. یک مرحله مهم در سامانه فازی تدوین عبارات اگر و آنگاه میباشد. این عبارات از نظر آنکه خروجی حاصل از متغیرهایی که به سامانه وارد میگردند، کمترین تغییر را دارند، دارای اهمیت میباشد(بردوسی و دوکستین[۹۹]، ۱۹۹۵ و موکایدنو[۱۰۰]، ۲۰۰۱).
اسکلوتر و ساتلر[۱۰۱](۲۰۱۰) اثرات اقدامات کشاورزی بر فرسایش خاک را با بهره گرفتن از منطق فازی مورد بررسی قرار دادند. آنها نتیجه گرفتند که تغییر اقدامات کشاورزی باعث افزایش فرسایش خاک میگردد. لی جی و لی کی (۲۰۰۶) کاربرد ریاضیات فازی و مرزهای جغرافیایی در از دست رفتن خاک را مورد بررسی قرار دادند. آنها نتیجه گرفتند که اثر روش فازی بر روی مدل اصلاح شده قابل ملاحضه است و نتایج آن به واقعیت نزدیکتر و این روش نسبتا ساده و کاربردیتر است. احمد و همکاران (۲۰۰۰)، با بهره گرفتن از معادله جهانی فرسایش خاک و توابع عضویت فازی، مقدار فرسایش خاک را در کشور هند ردهبندی نمودند.
در بخشی دیگر از تحقیقات، محققین از توابع عضویت فازی و سامانه اطلاعات جغرافیایی برای ارزیابی اراضی استفاده نمودند. وانگ و همکاران[۱۰۲](۱۹۹۰) با بهره گرفتن از ردههای توابع عضویت فازی و به کمک نرم افزار GIS، اراضی کشاورزی را مورد ارزیابی قرار داده و نتایج قابل قبولی را کسب نمودند. در مقایسه منطق دو ارزشی و منطق فازی میتوان به تحقیق دیویدسون و همکاران[۱۰۳](۱۹۹۴) اشاره نمود. آنها با مقایسه روشهای منطق دو ارزشی و منطق فازی، نتیجه گرفتند که روش منطق فازی در ارزیابی اراضی بسیار دقیق عمل مینماید. آنها بیان میدارند که برای تصمیمهای حساس نیاز به انتخاب توابع عضویت و ضرایب وزنی میباشد که اثر بسیار مهمی در نتایج بر جا میگذارد. آل شیخ و همکاران (۲۰۰۸) تحقیقی بر روی ارزیابی زمین برای یافتن مکان مناسبی برای پخش سیلاب انجام دادند. نتایج نشان داد که روش فازی اطلاعات جامعتر و مناسب را در مقایسه با زمین شاهد به دست میآورد. چانگ و بیروق[۱۰۴](۱۹۸۷)، بیروق و همکاران[۱۰۵](۱۹۹۲)، با بهره گرفتن از توابع عضویت فازی میزان پایداری اراضی را مورد ارزیابی قرار دادند. باجا و همکاران[۱۰۶](۲۰۰۶)، از مدلهای فازی و سامانه اطلاعات جغرافیایی برای تعیین پایداری محیطی زمینهای روستایی استفاده نمودند، در این روش از دو شاخص، پایداری محیطی، و تحمل فرسایش خاک با کمک مجموعههای فازی و سامانه جغرافیایی استفاده گردید. نتایج به دست آمده از تحقیق، قابل قبول و دقیقی بودند.
موتا و همکاران[۱۰۷](۲۰۰۷) با بهره گرفتن از روش طبقه بندی فازی، نقشههای کاربری اراضی و پوشش گیاهی را به روز رسانی نمودند. آنها نتیجه گرفتند که استفاده از روش فازی، بهبود محسوسی در نتایج نسبت به روشهای کلاسیک و قدیمی ایجاد نموده است. دادرسی و خسروشاهی (۱۳۸۷) به منظور مهار بیابانزایی، در ۶ شهرستان از استانهای خراسان رضوی، شمالی و جنوبی، اقدام به شناخت مناطق مستعد گسترش سیلاب نمودند. آنها جهت این پهنه بندی، از مدلهای فازی، بولین و شاخص همپوشانی استفاده نمودند. نتایج تحقیق ایشان نشان داد که روش استفاده از مدل مکان یابی فازی با اپراتور جمع فازی از کارایی بالاتری نسبت به سایر روشها برخوردار است. همچنین دی گروتر و همکاران[۱۰۸](۲۰۱۱) از روش مدل بولین فازی برای تخمین دیجیتالی خاک بهره گرفتند. تقویفر و مردانی(۲۰۱۳) از روش منطق فازی ممدانی در پیش بینی تغییرات ضریب مقاومت در مرکز بن خاک لوم رسی استفاده نمودند. کارمان[۱۰۹] (۲۰۰۸) در پیش بینی تراکم خاک تحت تایرهای بادی از رویکرد منطق فازی استفاده نمودند. کامارینا[۱۱۰](۲۰۱۱) در تحقیقی با بهره گرفتن از روش منطق فازی و ژئواستاتیک نشان داد که در منطقه مورد مطالعه (برزیل) خواص ویژه خاک مانند بافت می تواند ابزار مهمی برای مدیریت کاربری اراضی به منظور کم کردن هدررفت خاک در طی فصل بارش باشد.
ساسیکالا و همکاران[۱۱۱](۲۰۰۶)، با بهره گرفتن از طبقه بندی فازی میزان خطر بیابانی شدن مناطق جنگلهای دفن شده مدیترانه را مورد بررسی قرار دادند، آنها نتیجه گرفتند که با بهره گرفتن از روش فازی میتوان خطرات ناشی از بیابانی شدن مناطق جنگلی را به خوبی بررسی نمود. آزادی نصرآباد (۱۳۸۴) در پایان نامه دکتری خود برای تعیین نرخ واقعی دامگذاری در سه منطقه از استان فارس با بهره گرفتن از پارامترهای ورودی نرخ دامگذاری در مراتع، تراکم پوشش گیاهی در هر هکتار مرتع و تعداد گلهدارانی که در مرتع زندگی می کنند، از منطق فازی استفاده نمود. نتایج مدلسازی وی حاکی از چرای بیش از حد دام در این سه منطقه از استان فارس میباشد.
استفاده از منطق فازی در مطالعات زیستمحیطی در ایران نیز توسط تعداد زیادی از محققان انجام شده است، عمده بررسیها، پیرامون مکان یابی محل دفن زبالههای شهری با بهره گرفتن از منطق فازی و GIS (از جمله لطفی و همکاران ۲۰۰۷) میباشند. اما در زمینه ارزیابی زیستمحیطی و زونبندی مناطق حفاظت شده مطالعات بسیار اندکی حتی در سطح دنیا مطرح است. در این رابطه میتوان به بررسی کاربرد مدل فازی برای مدیریت احیاء زیست محیطی بزرگراهها توسط فیلیپو و همکاران[۱۱۲](۲۰۰۷) اشاره نمود. مطالعه فوق روشی برای رتبه بندی زیستمحیطی بزرگراهها از طریق اولویت بندی آنها با بهره گرفتن از منطق فازی است. در این راستا در تحقیقی که قدیمی و همکاران (۱۳۸۹ ) انجام دادند، منطق فازی را برای مدلسازی حفاظتی منطقه حفاظت شده مانشت و قلارنگ در شمال استان ایلام به کارگرفتند. ایشان با بهره گرفتن از فرایند تحلیل سلسله مراتبی (AHP) از میان ۱۲ فاکتور موثر، فاکتورهای شیب، خاکشناسی، زمین شناسی، پوشش گیاهی، فرسایش، کاربری اراضی و فاصله از آبراهه را به دلیل وزن بیشتر، به عنوان فاکتورهای موثر بر حفاظت بررسی کردند. پس از تهیه نقشه هر یک از عوامل مذکور، نقشه پهنه بندی حفاظتی منطقه را با بهره گرفتن از اپراتورهای فازی جمع( Sum ) ، ضرب( Product) ، و مقادیر مختلفی از اپراتور گاما(Gama) ، )از ۰.۳ تا ۰.۹۷۵) ترسیم نمودند. نتایج آنها نشان داد که اپراتور فازی گاما ۰.۹۷۵ بیشترین دقت و صحت را در منطقه مورد مطالعه از خود نشان میدهد. یکی از مسائلی که توجه بیشتر محققین محیط زیست را به خود جلب کرده است، افت سطح آب دریاچه ارومیه است که از لحاظ زیستمحیطی این دریاچه را با خطر جدی مواجه ساخته است. یکی از راههای جلوگیری از این فاجعه، پیش بینی جریان ورودی به این دریاچه و اتخاذ تصمیمات مدیریتی صحیح با توجه به نتایج آن میباشد. برای این منظور از دو روش سیستم استنتاج فازی Fuzzy Inference System) ، (FIS و سیستم استنتاج فازی-عصبی تطبیقی Adaptive Neuro-Fuzzy Inference System) ، ( ANFISاستفاده شده است. سپس با مقایسه نتایج این دو مدل با بهره گرفتن از معیارهای مختلف آماری مشاهده شد که روش ANFIS نتایج دقیقتری را نسبت به روش FIS ارائه داده است )نبی زاده و همکاران،۱۳۸۹ ). دهقانی (۱۳۹۲) در اولویت بندی مکانی عملیات کاهش سیل و کنترل فرسایش در حوزه آبخیز فورگ از روش منطق فازی بخوبی بهره جست.
همچنین استفاده از سامانه استنتاج فازی در مدلهای محیطی و اکولوژیکی نیز بسیار سودمند ارزیابی شده است (بوسرمن و راگید[۱۱۳]،۱۹۸۲؛ کولیاس و ولیوتیز[۱۱۴]، ۱۹۹۱؛ سالسکی[۱۱۵]، ۱۹۹۲). همچنین دانیت و همکاران[۱۱۶](۱۹۹۶) کاربرد منطق فازی را در مطالعات گلخانهای بررسی نمودند. امروزه تکنیک فازی به منظور تهیه نقشه در علوم مختلف به طور گسترده مورد استفاده قرار میگیرد. با توجه به این که عوامل موثر در حاصلخیزی خاک دارای یک اثر پیوسته بر عملکرد گیاه میباشد، بنابراین بررسی آنها با بهره گرفتن از منطق صفر و یک منجر به نتایج مبهم و غیرمنطبق با واقعیت می شود، در نتیجه استفاده از مدل فازی به عنوان یک تکنیک مفید برای تهیه نقشه حاصلخیزی خاک می تواند مورد استفاده قرار گیرد. در این راستا ازغدی و همکاران (۱۳۸۹)، از منطق فازی جهت ارزیابی حاصلخیزی خاک بر اساس فاکتورهای فسفر، پتاسیم و مواد آلی برای یک گونه گیاهی مشخص استفاده نمودند. همچنین امینی و همکاران (۲۰۰۵) برای تهیه نقشه آلودگی خاک، و هادزا[۱۱۷](۲۰۱۰) در تهیه نقشه خاک از منطق فازی بهره گرفتند. سانیانی و همکاران[۱۱۸] (۲۰۱۱) در مطالعه آلودگی خاک از منطق فازی استفاده نمودند. علیپور و همکاران (۱۳۸۶) برای تهیه نقشه فرسایندگی باران در حوضه دریاچه نمک از تکنیک فازی کریجینگ استفاده نمودند.
۱-۳-۲ رگرسیون فازی
از زمان ارائه نظریه مجموعههای فازی توسط پروفسور زاده، استفاده از این نظریه در بخشهای وسیعی از علم آمار در حال گسترش است. یکی از مهمترین و کاربردیترین این بخشها، رگرسیون است (کلکین نما، ۱۳۸۶). اولین بار تاناکا و همکاران[۱۱۹] در سال ۱۹۸۲ موضوع رگرسیون فازی را مطرح نمودند. آنها مدل رگرسیون خطی با مشاهدات دقیق و پارامترهای فازی را مورد توجه قرار دادند. در رهیافت آنها، که به نام رگرسیون امکانی نیز شناخته شده است، برازش مدل خطی فازی به صورت مینیمم کردن مجموع ابهام در مقدار برآورد شده مشاهدات انجام می شود. با توجه به این قید که میزان عضویت مقدار مشاهده شده در مقدار برآورد شده فازی متناظر آن، حداقل به میزان h باشد. این مساله معادل با یک مسئله برنامه ریزی خطی و گاهی غیرخطی می شود که با حل آن، مدل بهینه رگرسیون فازی به دست می آید (کلکین نما، ۱۳۸۶). رهیافت دیگر در زمینه رگرسیون فازی توسط دیاموند[۱۲۰] (۱۹۸۷) و کلمینس[۱۲۱] در سال ۱۹۸۷ ارائه شد که با بهره گرفتن از روش کمترین مربعات به بررسی و برازش مدل رگرسیون فازی می پردازد و میتوان آن را تعمیم یافته رگرسیون کمترین مربعات معمولی دانست. مبنای این روش، استفاده از یک فاصله روی مجموعه اعداد فازی است که بر اساس آن، مجموع مربعات فواصل مقادیر خروجی فازی مشاهده شده و مقادیر برآورد فازی آنها، مینیمم می شود.
کپی و همکاران[۱۲۲](۲۰۰۸)، در تحقیقی نتیجه گرفتهاند که مدلهای رگرسیون فازی را به عنوان یک ابزار قدرتمند برای ارتباط بین متغیرهای مستقل و وابسته معرفی، و نتایج آنها را نسبت به روش بولی دقیقتر بیان نمودند. به طور خلاصه برآورد ضرایب رگرسیون فازی عمدتا به دو روش صورت میگیرد: روش بهینهسازی امکانی و روش حداقل مربعات و گاها از مدلهای رگرسیون مبتنی بر تحلیل بازهای استفاده می شود.
در رگرسیون معمولی، متغیرهای مورد مطالعه و مشاهدات مربوط به آنها دقیق هستند و روابط بین متغیرها نیز با اضافه نمودن جمله تصادفی در قالب مدلهای دقیق بررسی می شود. اما اگر یک سامانه، با متغیرهای نادقیق و یا روابط مبهم روبه رو باشد، آنگاه رگرسیون فازی می تواند الگوهای مناسبتری را در اختیار گذارد. لذا به کار گیری شیوه ها و ابزارهای نظریه مجموعههای فازی در گسترش و تعمیق روشهای آماری، مورد توجه بسیاری از محققین قرار گرفته است. محمدی و طاهری (۱۳۸۴) در برازش توابع انتقالی با بهره گرفتن از رگرسیون فازی نشان داد که روش رگرسیون فازی در شرایط روابط ابهامی بین متغیرها و به طور کلی در مواردی که با خطاهای ناشی از ابهام در ساختار معادلات رگرسیونی روبه رو هستیم. می تواند مکمل و یا جایگزین مناسبی برای روش رگرسیون آماری تلقی شود. بردوسی و همکاران (۱۹۹۰) در طی مطالعات خود به این نکته اشاره می کنند که در مباحث هیدرولوژی به جهت وجود مشاهدات نادقیق، میتوان از نتایج رگرسیون فازی در تصمیم گیریهای مدیریتی بهره جست. ساداتینژاد و همکاران (۲۰۰۹) در بازسازی داده های تخلیه ماهانه حوضه ایستگاه در حوزه رودخانه کارون بزرگ، و همچنین بازسازی داده های گمشده سالیانه بارش در این حوضه عنوان کردند روش رگرسیون خطی فازی نسبت به روشهای رگرسیون ساده و رگرسیون چندگانه خطی از دقت کمتری برخوردار است(ساداتی نژاد و همکاران،۱۳۹۰). متین زاده و همکاران (۱۳۹۰) با بهره گرفتن از رگرسیون فازی به تخمین و بازسازی داده های حداکثر بارش ٢۴ ساعته در استان چهارمحال و بختیاری پرداختند. خزایی و همکاران(۱۳۹۱) در تحقیقی به افزایش دقت معادله بیلان آب به کمک رگرسیون فازی پرداختند. هدف این مطالعه اعمال یک مجموعه ضرایب فازی بر اجزای معادله بیلان بود که بیانگر عدم دقت در برآورد آن جز میباشد و به کمک آن می توان خطای کلی معادله بیلان در یک محدوده مطالعاتی و دوره زمانی مشخص را، در یک فرایند مبتنی بر رگرسیون فازی وحداقل نمودن خطا در سیستم، به حداقل رساند. در انتخاب نوع آفتکشها (ورف و زیمر[۱۲۳]،۱۹۹۶)، در ارزیابی اراضی (کسل-گینتز[۱۲۴] ،۱۹۹۷)، و در شستشوی نیترات (مرتنز و هیو[۱۲۵] ،۲۰۰۲)، از روش حداقل مربعات فازی استفاده گردید. نوری و همکاران (۱۳۸۶) در پیش بینی سیلاب با بهره گرفتن از مدل جدید شبکه عصبی- موجکی شعاعی و رگرسیون امکانی فازی نتیجه گرفتند که عملکرد رگرسیون فازی در مقایسه با مدل شبکه عصبی - موجکی شعاعی بهتر بوده و دارای خطای نسبی کمتری میباشد.
همچنین پرویز و خلقی (۱۳۸۷) در مقایسه بین مدل استوکستیکی ARIMA و رگرسیون فازی در پیش بینی جریان رودخانه، دقت بیشتر رگرسیون فازی را تایید می کنند. جعفری میانایی و کشاورزی (۱۳۸۷) در تحقیقی نشان دادند که روش فازی نسبت به روش معمول آماری، برآورد نسبتاً دقیقتری از میزان رسوبات حمل شده ارائه نموده است.
فرم در حال بارگذاری ...
