پیش بینی سطح آب زیرزمینی با استفاده از الگوریتم های یادگیری ماشین تحت شرایط تغییر اقلیم در دشت نجف آباد
تاریخ دفاع
مقطع تحصیلی
كارشناسی ارشد
گروه آموزشی
مهندسی آب
استاد
سیدسعید اسلامیان
در طی سالهای گذشته رشد جمعیت، توسعه صنایع و کشاورزی افزایش برداشت از منابع آب زیرزمینی را به همراه داشته است. خشک شدن و کم آبی بسیاری از قنوات، چشمهها و همچنین کاهش دبی و خشکی چاههای بهرهبرداری در اکثر نقاط کشور از جمله عواقب برداشت بیش از اندازه منابع آب میباشد. بنابراین اتخاذ تصمیمات مدیریتی جهت کنترل شرایط امری لازم و ضروری مینماید. اتخاذ تصمیمات صحیح نیازمند شناخت صحیح، درست و علمی شرایط منابع آب در نواحی مختلف کشور میباشد. هدف از این پژوهش مدلسازی و پیش¬بینی تراز آب زیرزمینی دشت نجف آباد در شرایط تغییر اقلیم می¬باشد. پس از جمع آوری داده¬ها در دشت نجف¬آباد، با توجه به متفاوت بودن شرایط آب و هوایی منطقه، جهت مدلسازی دقیق¬تر به پنج منطقه تقسیم شد و با توجه به پارامترهای مؤثر در تراز آب زیرزمینی، از چهار الگو متفاوت از پارامترهای ورودی به مدل ها وارد شد. این پنج منطقه شامل بخش¬های شبکه آبیاری نکوآباد، حریم رودخانه زاینده¬رود و شبکه آبیاری خمیران و ارتفاعات سمت غرب و شمال دشت نجف¬آباد می¬باشد. پارامترهای ورودی شامل داده¬های تراز آب چاه¬ها، اطلاعات هواشناسی شامل دما و بارش، داده¬های هیدرومتری شامل دبی رودخانه، برداشت آب از چاه¬های منطقه و داده های مربوط به آبیاری برای سالهای 1390 تا 1400 می¬باشد، که در هر منطقه متفاوت است. پس از بررسی داده های پرت و جایگزینی داده های گمشده و آماده سازی، هفتاد درصد از داده¬های مربوط به هر منطقه برای آموزش مدلسازی از طریق الگوریتم¬های یادگیری ماشین¬ها شامل رگرسیون بردار پشتیبان، جنگل تصادفی و تقویت گرادیان نهایی مدلسازی استفاده شد و سپس سی درصد برای ارزیابی مدلها مورد استفاده قرار گرفت. الگوریتم تقویت گرادیان نهایی در بیشتر مناطق الگوریتم برتر شناسایی شد. میزان میانگین جذر مربع خطا برای داده-های صحت سنجی مدل تقویت گرادیان نهایی برای پنج منطقه به 85/0 ،37/0، 87/0، 04/0 و 23/0 می¬باشد. داده¬های هواشناسی شامل بارش و دما از گزارش ششم با سناریو IPCC2-4.5 تغییر اقلیم جهانی استخراج و در منطقه نجف آباد ریزمقیاس شد. سپس این داده ها وارد مدل برتر هر منطقه گردید و تراز آب زیرزمینی در مناطق دشت نجف آباد برای سالهای 1400 تا 1410، با توجه به داده¬های اقلیمی گزارش ششم تغییر جهانی تغییر اقلیم پیش بینی شد. نتایج پیش¬بینی ترازآب زیرزمینی در شرایط تغییراقلیم وبا فرض تغییر نکردن برداشت آب از چاه¬ها و خشک بودن زاینده رود با مدل منتخب تقویت گرادیان نهایی، بیشترین کاهش تراز آب زیرزمینی را 42/14 متر در شبکه آبیاری حریم رودخانه زاینده¬رود وبه طور متوسط 5/5 متر کاهش سطح تراز آب زیرزمینی در کل دشت نجف¬آباد تحت تأثیر تغییراقلیم و خشک بودن رودخانه زاینده¬رود و همچنین افزایش 2درصدی مصرف آب زیرزمینی خواهد بود.
کلمات کلیدی: سطح آب زیرزمینی، یادگیری ماشین، تغییر اقلیم، LARS-WG ، ریزمقیاس نمایی، رگرسیون بردارپشتیبان، جنگل تصادفی، تقویت گرادیان نهایی

