تحلیل مکانی و زمانی تراز آب زیرزمینی با استفاده از رویکرد همگنی ناحیه‌ای با تلفیق شبکه عصبی مصنوعی (منطقه مورد مطالعه: آبخوان میاندوآب)

Abstract

با توجه به اهمیت منابع آب زیرزمینی در تامین مطمئن نیاز آبی کشورها، بویژه در مناطق خشک و نیمه خشک، برنامه‌ریزی بلند مدت و مدیریت صحیح بهره‌برداری از این منابع ارزشمند امری ضروری می‌باشد. بدین منظور استفاده از ابزارهای مناسب شبیه‌سازی جهت پیش‌بینی تغییرات مکانی و زمانی سفره‌های آب زیرزمینی و رفتار آتی آنها بسیار مفید می‌باشد. این مطالعه با هدف منطقه‌بندی آبخوان میاندوآب و پیش‌بینی مکانی و زمانی سطح آب زیرزمینی با استفاده از روش شبکه عصبی مصنوعی انجام شده است. ابتدا جهت شناسایی اهمیت پارامترهای موثر در شبیه‌سازی، شش پارامتر ضریب قابلیت انتقال، سطح آب زیرزمینی، تراز زمین، افت آب زیرزمینی، بارندگی و تخلیه در سطح منطقه خوشه‌بندی مکانی شد. پس از تحلیل آماری از سه رویکرد خوشه‌بندی منفرد، سه پارامتره و تلفیقی استفاده گردید. تعداد خوشه‌های مناسب با استفاده از عرض سیلهوت تعیین شد. در فرایند آموزش و صحت سنجی مدل از داده‌های 77 چاه مشاهده‌ای آبخوان میاندوآب، که دارای سری زمانی اندازه‌گیری شده 10 ساله (1391-1382) برای سطح آب زیرزمینی می‌باشند، استفاده شد. نتایج تحلیل خوشه‌بندی مکانی نشان داد که رویکرد خوشه‌بندی با در نظر داشتن همبستگی دارای دقت بهتری است. پس از انتخاب رویکرد مکانی مناسب، 4 پارامتر بارندگی، تغذیه آبخوان، تخلیه آبخوان و سطح آب زیرزمینی در ماه قبل به عنوان متغیرهای ورودی به شبکه عصبی مصنوعی انتخاب گردید. پس از شبیه‌سازی سطح آب زیرزمینی با استفاده از روش شبکه عصبی پس‌انتشار برگشتی، پیش‌بینی سطح آب زیرزمینی برای 2 سال انجام گرفت. نتایج نشان داد که تغییرات ضریب همبستگی در 6 خوشه بین 71/0 تا 97/0 و میزان تغییرات میانگین مجذور خطا بین 19/0 تا 58/0 بوده که حاکی از دقت مناسب این رویکرد جهت پیش‌بینی سطح آب زیرزمینی است.