مدل‌سازی پاسخ سیستم آب‌زیرزمینی به تغییرات مصرف و رواناب سطحی

Abstract

بررسی تغییرات سطح آب‌زیرزمینی در برنامه‌ریزی و مدیریت پایدار منابع آب هر منطقه از اهمیت فراوانی برخوردار است. در تحقیق حاضر از عکس‌العمل سیستم آب‌زیرزمینی نسبت به مصارف و دبی جریان سطحی به‌عنوان ورودی‌های مدل‌های رگرسیون غیرخطی و برنامه‌ریزی بیان ژن جهت برآورد سطح آب‌زیرزمینی استفاده شد. بدین‌منظور از داده‌های ماهانه مصارف، دبی جریان سطحی و سطح آب‌زیرزمینی در طول دوره آماری 1381 تا 1390 در دشت بم‌نرماشیر (استان کرمان) استفاده گردید. با تحلیل همبستگی متقاطع مشخص شد که دبی جریان سطحی با تأخیر 4 ماهه و مصارف به‌صورت هم‌زمان بیشترین تأثیر را بر سطح آب‌زیرزمینی داشتند. سپس رابطه کلی بین این سه متغیر از طریق دو معادله مدل برنامه‌ریزی بیان ژن (GEP) و رگرسیون غیرخطی به‌دست آمد. برای برآورد مقادیر سطح آب‌زیرزمینی در آینده، نخست مصارف و دبی جریان سطحی به‌ترتیب با استفاده از روش‌های شبکه عصبی مصنوعی و توماس – فیرینگ پیش‌بینی شدند، سپس با قرار دادن در معادلات پیشنهادی، مقادیر سطح آب‌زیرزمینی پیش‌بینی گردید. نتایج نشان داد در حالت استفاده از داد‌های مشاهداتی با اختلاف اندک (RMSE و MAE به ترتیب 793/0 و 636/0 متر) ، مدل GEP بهتر از مدل رگرسیونی عمل کرده اما در حالت استفاده از داده‌های پیش‌بینی شده توسط توماس فیرینگ و شبکه عصبی مدل رگرسیونی با داشتن RMSE و MAE به ترتیب 437/1 و 118/1 متر برآوردی دقیق‌تر از سطح آب‌زیرزمینی در دشت مورد مطالعه داشته‌است.