پيش بيني سطح آب زيرزميني با استفاده از الگوريتم هاي يادگيري ماشين تحت شرايط تغيير اقليم در دشت نجف آباد

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

كشاورزي

كارشناسي ارشد

در طي سال‌هاي گذشته رشد جمعيت، توسعه صنايع و كشاورزي افزايش برداشت از منابع آب زيرزميني را به همراه داشته است. خشك شدن و كم آبي بسياري از قنوات، چشمه‌ها و همچنين كاهش دبي و خشكي چاه‌هاي بهره‌برداري در اكثر نقاط كشور از جمله عواقب برداشت بيش از اندازه منابع آب مي‌باشد. بنابراين اتخاذ تصميمات مديريتي جهت كنترل شرايط امري لازم و ضروري مي‌نمايد. اتخاذ تصميمات صحيح نيازمند شناخت صحيح، درست و علمي شرايط منابع آب در نواحي مختلف كشور مي‌باشد. هدف از اين پژوهش مدلسازي و پيش¬بيني تراز آب زيرزميني دشت نجف آباد در شرايط تغيير اقليم مي باشد. پس از جمع آوري داده ها در دشت نجف آباد، با توجه به متفاوت بودن شرايط آب و هوايي منطقه، جهت مدلسازي دقيق¬تر به پنج منطقه تقسيم شد و با توجه به پارامترهاي مؤثر در تراز آب زيرزميني، از چهار الگو متفاوت از پارامترهاي ورودي به مدل ها وارد شد. اين پنج منطقه شامل بخش¬هاي شبكه آبياري نكوآباد، حريم رودخانه زاينده¬رود و شبكه آبياري خميران و ارتفاعات سمت غرب و شمال دشت نجف آبادمي باشد. پارامترهاي ورودي شامل داده¬هاي تراز آب چاه¬ها، اطلاعات هواشناسي شامل دما و بارش، دادههاي هيدرومتري شامل دبي رودخانه، برداشت آب از چاه¬هاي منطقه و داده هاي مربوط به آبياري براي سالهاي 1390 تا 1400 مي¬باشد، كه در هر منطقه متفاوت است. پس از بررسي داده هاي پرت و جايگزيني داده هاي گمشده و آماده سازي، هفتاد درصد از داده¬هاي مربوط به هر منطقه براي آموزش مدلسازي از طريق الگوريتم¬هاي يادگيري ماشين¬ها شامل رگرسيون بردار پشتيبان، جنگل تصادفي و تقويت گراديان نهايي مدلسازي استفاده شد و سپس سي درصد براي ارزيابي مدلها مورد استفاده قرار گرفت. الگوريتم تقويت گراديان نهايي در بيشتر مناطق الگوريتم برتر شناسايي شد. ميزان ميانگين جذر مربع خطا براي داده¬هاي صحت سنجي مدل تقويت گراديان نهايي براي پنج منطقه به 0/85 ،0/37، 0/87، 0/04 و 0/23 ميباشد. داده هاي هواشناسي شامل بارش و دما از گزارش ششم با سناريو IPCC2-4.5 تغيير اقليم جهاني استخراج و در منطقه نجف آباد ريزمقياس شد. سپس اين داده ها وارد مدل برتر هر منطقه گرديد و تراز آب زيرزميني در مناطق دشت نجف آباد براي سالهاي 1400 تا 1410، با توجه به داده¬هاي اقليمي گزارش ششم تغيير جهاني تغيير اقليم پيش بيني شد. نتايج پيش¬بيني ترازآب زيرزميني در شرايط تغييراقليم وبا فرض تغيير نكردن برداشت آب از چاه ها و خشك بودن زاينده رود با مدل منتخب تقويت گراديان نهايي، بيشترين كاهش تراز آب زيرزميني را 14/42 متر در شبكه آبياري حريم رودخانه زاينده رود وبه طور متوسط 5/5 متر كاهش سطح تراز آب زيرزميني در كل دشت نجف¬آباد تحت تأثير تغييراقليم و خشك بودن رودخانه زاينده رود و همچنين افزايش 2درصدي مصرف آب زيرزميني خواهد بود.

218893

علوم و مهندسي آب

مهندسي كشاورزي

دانشگاه صنعتي اصفهان