برآورد هدایت هیدرولیکی با استفاده از روش SCMAI ، مطالعه موردی: آبخوان دشت مراغه- بناب (آذربایجان شرقی)

برآورد هدایت هیدرولیکی با استفاده از روش SCMAI ، مطالعه موردی: آبخوان دشت مراغه- بناب (آذربایجان ­شرقی)

سعید یوسف‌زاده¹ و عطاالله ندیری²

تاریخ دریافت:  12/ 10/ 1394                                                          تاریخ پذیرش: 04/ 10/ 1395

چکیده

امروزه آب زیرزمینی یکی از منابع اصلی آب آشامیدنی و کشاورزی و دیگر مصارف مختلف برای جوامع بشری است. با افزایش جمعیت و توسعه‎یافتگی جوامع، تقاضا برای این منبع طبیعی مهم و حیاتی و استراتژیک افزایش یافته است. این افزایش با کاهش منابع آبی با صدمه بر محیط آبخوان ها همراه بوده است. بر این اساس برای رویارویی با بحران کم‌آبی و جلوگیری از تخریب آبخوان‎ها، مدیریت آنها و در پی آن شناخت دقیق متغیرهای هیدروژئولوژیکی به شدت احساس می‌شود. یکی از مهم‎ترین این متغیرها، هدایت هیدرولیکی است. با وجود اینکه، سامانه آب زیرزمینی یک سامانه پیچیده است و برآورد متغیرهای هیدروژئولوژیکی که معمولاً با روش‌های کلاسیک مانند روش‌های آزمایشگاهی، اسلاگ تست، آزمایش ردیابی و آزمون‌های پمپاز انجام می گیرد با عدم قطعیت ذاتی همراه بوده و پر هزینه و وقت‎ گیر است. بنابراین، استفاده از روش‌های هوش مصنوعی برای برآورد هدایت هیدرولیکی، می‌تواند از عدم قطعیت این متغیر کم کند و تا حدودی بر دقت آن بیافزاید؛ تا بتواند بر نواقص موجود در روش‌های کلاسیک چیره شود. در این پژوهش چهار روش هوش مصنوعی، روش سامانه استنتاج فازی ممدانی، سامانه استنتاج فازی ساجنو، شبکه عصبی موجکی، و ماشین بردار پشتیبان کمینه مربعات به عنوان مدل‌های منفرد برای برآورد هدایت هیدرولیکی آبخوان مراغه بناب با استفاده از داده‌های ژئوفیزیکی سطحی در منطقه به کار گرفته شد. با توجه به اینکه هر کدام از مدل‌ها بر پایه ویژگی‎های ذاتی خود در بخشی از این محدوده نتایج خوبی ارائه دادند. بنابراین برای استفاده همزمان از کارایی همه این مدل‌ها روش ترکیب غیرخطی با عنوان مدل هوش مصنوعی مرکب نظارت شده (SCMAI) برای برآورد هدایت هیدرولیکی در دشت مراغه- بناب استفاده و نتایج آن با استفاده از معیارهای ارزیابی مختلف نشان داده شد. مدل SCMAI با استفاده از 15 داده مورد آزمایش قرار گرفت. مقادیر RMSE و  به ترتیب برابر0.0454 و 0.97 به دست آمد. با مقایسه این مقادیر با مقادیر محاسبه شده برای مدل‌های منفرد یاد شده، دیده شد که مدل SCMAI با داشتن RMSE کمتر و بهتر از مدل‌های هوش مصنوعی منفرد است. این نتایج بیان می‌دارد که مدل SCMAI کارآیی بالایی در برآورد مقادیر هدایت هیدرولیکی در آبخوان آزاد و هتروژن دشت مراغه- بناب نشان می‌دهد.

کلیدواژه‎ها: شبکه موجکی- عصبی، ماشین بردار پشتیبان، منطق فازی، هدایت هیدرولیکی، هوش مصنوعی مرکب نظارت شده.

¹دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه علوم زمین، دانشکده علوم طبیعی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

²دانشیار، گروه علوم زمین، دانشکده علوم طبیعی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

نویسنده مسئول: عطاالله ندیری؛ E-mail: nadiri@tabrizu.ac.ir