احسان فتحی؛ محمدرضا اختصاصی؛ علی طالبی؛ جمال مصفایی
چکیده
مقدمه
در مدیریت جامع آبخیز، ارزیابی وضعیت و پویایی سلامت حوزه آبخیز بهعنوان یکی از ابزارهای کلیدی برای شناسایی و اجرای پاسخهای مدیریتی کارآمد ضروری است. آسیبشناسی منابع آب و خاک و دلایل بروز مشکلات مختلف در حوزههای آبخیز، گامی بنیادین و اساسی در مدیریت پایدار منابع طبیعی به شمار میآید. این شناخت نهتنها امکان تحلیل عوامل ...
بیشتر
مقدمه
در مدیریت جامع آبخیز، ارزیابی وضعیت و پویایی سلامت حوزه آبخیز بهعنوان یکی از ابزارهای کلیدی برای شناسایی و اجرای پاسخهای مدیریتی کارآمد ضروری است. آسیبشناسی منابع آب و خاک و دلایل بروز مشکلات مختلف در حوزههای آبخیز، گامی بنیادین و اساسی در مدیریت پایدار منابع طبیعی به شمار میآید. این شناخت نهتنها امکان تحلیل عوامل تهدیدکننده را فراهم میکند، بلکه زمینهساز شناسایی راهکارهای مناسب برای حفاظت و احیای منابع آبخیز نیز است. چارچوب DPSIR (نیروهای محرکه، فشارها، وضعیت، تأثیر و پاسخ) بهعنوان یک مدل تحلیلی جامع، روابط علت و معلولی میان عوامل مختلف را تبیین کرده و بهطور مؤثر وضعیت سلامت حوزه آبخیز را ارزیابی مینماید. هدف این پژوهش استفاده از چارچوب DPSIR برای تحلیل جامع وضعیت سلامت حوضه و شناسایی عوامل کلیدی مؤثر در کاهش آن، با تمرکز بر حوزه آبخیز سد ایلام است تا امکان ارائه راهکارهای مدیریتی مؤثر و پایدار فراهم شود.
مواد و روشها
بهمنظور شناسایی دقیق عوامل مرتبط با هر یک از مولفههای چارچوب DPSIR، ابتدا مطالعات کتابخانهای و بررسی منابع علمی بهمنظور دستیابی به ادبیات نظری و پژوهشهای پیشین انجام شد. سپس، بازدیدهای میدانی از حوزه آبخیز برای ارزیابی وضعیت موجود و مشاهده مستقیم شرایط طبیعی و انسانی منطقه صورت گرفت. در ادامه، با برگزاری جلسات طوفان فکری و مصاحبههای نیمهساختار یافته با کارشناسان و ذینفعان محلی ازجمله آبخیزنشینان، اطلاعات جامعی درباره آسیبها و عوامل مؤثر بر آنها گردآوری شد. بر اساس یافتههای اولیه، پرسشنامهای طراحی شد که روایی آن بهوسیله جمعی از خبرگان تأیید شد. بهمنظور سنجش پایایی، از روش آلفای کرونباخ استفاده شد و نتایج حاصل پایایی مناسب پرسشنامه را نشان داد. نظرسنجی با استفاده از مقیاس لیکرت از 20 کارشناس و 20 آبخیزنشین انجام شد. سپس برای تحلیل دادهها و اولویتبندی گویهها از دیدگاه مشارکتکنندگان، از آزمون فریدمن بهره گرفته شد تا اهمیت هر عامل در چارچوب DPSIR بهدقت مشخص شود.
نتایج و بحث
طبق نتایج، در حوزه آبخیز سد ایلام پنج نیرو محرکه باعث ایجاد شدن 34 فشار بر منابع آبخیز و فشارها نیز به نوبه خود باعث به وجود آمدن 11 وضعیت نابهسامان در حوزه آبخیز شده است. وضعیتهای موجود نیز 20 اثر ناخواسته را بهدنبال داشته است. همچنین برای بهبود وضعیت موجود 32 پاسخ مدیریتی ارائه شد. در ادامه ماتریس روابط میان عوامل هر یک از مولفههای اصلی چارچوب DPSIR و اولویتبندی آنها از دیدگاه دو گروه کارشناسان و خبرگان انجام گرفت. طبق نتایج میزان تطابق اولویتهای مشترک در میان 40 درصد از مهمترین اولویتها بهصورت 50 درصد برای نیرو محرکه، 69 درصد برای مولفه فشار، 80 درصد برای مولفه وضعیت، 75 درصد برای مولفه اثر و 84 درصد برای مولفه پاسخ بوده است.
نتیجهگیری
برنامهریزی و سیاستگذاری برای دستیابی به توسعه اقتصادی، اجتماعی و محیط زیستی پایدار نیازمند دسترسی به اطلاعات دقیق و جامع از شرایط و پویاییهای حوزههای آبخیز است. نتایج این مطالعه نشان میدهد که شناسایی و بهکارگیری راهکارهای مدیریتی مناسب میتواند نقش تعیینکنندهای در بهبود سلامت منابع طبیعی و اکوسیستمهای حوزه آبخیز داشته باشد. این پژوهش با هدف شناسایی و اولویتبندی پاسخهای مدیریتی بهمنظور بهبود وضعیت محیط زیستی حوضه مورد مطالعه انجام شده است. تحلیلهای انجام شده با استفاده از رویکرد DPSIR، بهعنوان چارچوبی کارآمد که امکان تحلیل علت و معلول را برای مسائل محیط زیستی را فراهم میکند؛ ابزارهایی را برای شناسایی مشکلات و چالشهای اصلی حوضه فراهم کرده است و به شناسایی عوامل و فشارهای اصلی وارد بر منابع طبیعی پرداخته است. از اینرو، پاسخهای مدیریتی ارائهشده میتوانند بهعنوان راهکارهای اجرایی برای بهبود شرایط موجود و پیشگیری از مشکلات آینده در مدیریت پایدار منابع طبیعی و اکوسیستمهای حوضه مورد نظر استفاده شوند. این پاسخهای مدیریتی نهتنها از جنبه علمی بلکه در بعد اجرایی نیز نقش مهمی در توسعه و پیادهسازی برنامههای جامع مدیریت حوزههای آبخیز ایفا میکنند و راهکارهای عملی و مؤثری را برای تصمیمگیران بهمنظور بهبود وضعیت منابع طبیعی و اکوسیستمها ارائه میدهند.
ادریس معروفی نیا؛ احمد شرافتی؛ هیراد عبقری؛ یوسف حسن زاده
چکیده
مقدمهپیشبینی دقیق جریان رودخانه برای مدیریت آب و کنترل سیلاب ضروری است. بهدلیل رفتار پیچیده و غیرخطی جریان، مدلهای سنتی کارایی لازم را ندارند. الگوریتمهای یادگیری ماشین و یادگیری عمیق راهحلهای پیشرفتهتری ارائه میدهند، اما دقت آنها تحت تأثیر نوسانات ناگهانی اقلیمی قرار میگیرد. از این رو، برای بهبود پیشبینی، بهکارگیری ...
بیشتر
مقدمهپیشبینی دقیق جریان رودخانه برای مدیریت آب و کنترل سیلاب ضروری است. بهدلیل رفتار پیچیده و غیرخطی جریان، مدلهای سنتی کارایی لازم را ندارند. الگوریتمهای یادگیری ماشین و یادگیری عمیق راهحلهای پیشرفتهتری ارائه میدهند، اما دقت آنها تحت تأثیر نوسانات ناگهانی اقلیمی قرار میگیرد. از این رو، برای بهبود پیشبینی، بهکارگیری روشهای ترکیبی ضروری است. مرور پیشینه نشان میدهد که با وجود توانمندی بالای مدلهای یادگیری ماشین، همچنان شکاف تحقیقاتی در زمینه مدیریت نوسانات چندمقیاسی در دادههای جریان رودخانه وجود دارد. این موضوع، ضرورت بهکارگیری روشهای ترکیبی را برای افزایش دقت پیشبینی آشکار میسازد. نوآوری این پژوهش در ارائه یک چارچوب ترکیبی است که با ادغام تحلیل موجک برای تجزیه سیگنال جریان و یک مدل یادگیری عمیق قدرتمند، به طور همزمان الگوهای بلندمدت و نوسانات کوتاهمدت را مدلسازی میکند. مواد و روشها در این پژوهش، بهمنظور پیشبینی جریان رودخانه کورکورسر نوشهر، از دادههای هیدرولوژیکی شامل بارش روزانه و دبی جریان رودخانه در بازه زمانی ۲۰ ساله و سطح روزانه استفاده شد. متغیرهای ورودی شامل بارش روزانه (Pt) و دبی جریان با تاخیرهای زمانی یک، دو و سه روزه (Qt-1, Qt-2, Qt-3) بودند. پیش از انجام فرایند مدلسازی، پیشپردازش دادهها شامل بازسازی دادههای گمشده، حذف دادههای پرت (خارج از محدوده نرمال) و نرمالسازی مقادیر بهمنظور بهبود کیفیت دادهها و افزایش قابلیت اعتماد آنها در تحلیلهای هیدرولوژیکی انجام پذیرفت. در این پژوهش، دادههای حاصل از پایش جریان هیدرولوژیکی حوزه آبخیز به سه زیرمجموعه آموزش (۷۰ درصد)، اعتبارسنجی (۱۵ درصد) و آزمون (۱۵ درصد) تفکیک شد. چهار سناریوی پیشبینی جریان بر اساس تحلیل ضریب همبستگی پیرسون بهمنظور شناسایی متغیرهای حساس و تعیین ورودیهای مدلها انتخاب شدند. فرایند مدلسازی جریان رودخانه با بهرهگیری از دو الگوریتم یادگیری ماشین شامل جنگل تصادفی (RF) و شبکه عصبی بازگشتی یادگیری عمیق حافظه طولانی کوتاه مدت (LSTM) انجام شد. همچنین، بهمنظور افزایش دقت و بهبود قابلیت تعمیمپذیری مدلها، روشهای تبدیل موجکی متنوعی ازجمله موجک دابشیز نوع ۴ (Dabchiz 4)، موجک هار (Haar) و موجک کلاه مکزیکی (Mexican Hat) جهت استخراج ویژگیهای چندمقیاسی و ترکیب آنها با دادههای ورودی مدلهای RF و LSTM مورد استفاده قرار گرفتند. این رویکرد ترکیبی امکان شناسایی الگوهای زمانی-فضایی پیچیده در سریهای زمانی هیدرولوژیکی را تسهیل نمود. پس از اتمام فرایند ارزیابی نهایی عملکرد مدلهای پیشبینی، بهمنظور بهینهسازی ضرایب و فراسنجههای ساختاری آنها، تبدیل موجک دابشیز نوع 4 (Db4) به کار گرفته شد. شاخصهای ارزیابی عملکرد شامل ضریب تعیین (R²)، میانگین قدر مطلق خطا (MAE)، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE)، درصد نااریبی (PBIAS)، میانگین درصد قدر مطلق خطا (MAPE) و ضریب بهرهوری کلینگ-گوپتا (KGE) جهت سنجش دقیق بودن پیشبینیهای مدلها بهکاربرده شدند. درنهایت، انتخاب بهینهترین مدلها بر اساس تحلیل مقایسهای این معیارهای کمی انجام گرفت. همچنین، بهمنظور تجزیه و تحلیل دادهها و ارائه بصری نتایج، از نمودارهای پراکندگی، سریهای زمانی دادههای مشاهدهشده و پیشبینیشده، توزیع خطاها ازجمله هیستوگرام خطا، منحنی چگالی نرمال، تابع توزیع تجمعی خطا و نمودارهای چندک-چندک استفاده شد. نتایج و بحثنتایج نشان داد که در پیشبینی جریان رودخانه، گامهای قبلی (تأخیرهای مختلف) مهمترین متغیر در پیشبینی جریان تمام افقهای بعدی است. نتایج نهایی در خصوص سناریوهای مدل نشان داد که سناریوی اول (S1) که فقط از متغیر بارش (Qt) استفاده مینماید، در تمامی حالات بهعنوان ضعیفترین عملکرد در پیشبینی انتخاب شد. همچنین سناریوی ششم (S6) که از تمامی متغیرهای موجود بهره میبرد (Pt، Qt-1، Qt-2، Qt-3) دارای بهترین عملکرد در مرحله آموزش و آزمون برای مدلهای منفرد و ترکیبی بوده است. یافتههای پژوهش نشان داد که مدل ترکیبی جنگل تصادفی-موجک (RF-Wavelet) در دو حالت آموزش (R2=0.907، RMSE=0.0192) و آزمون (R2=0.942، RMSE=0.0106) دارای بهترین عملکرد بوده است. همچنین مدل منفرد یادگیری عمیق حافظه طولانی کوتاه مدت (LSTM) دارای ضعیفترین عملکرد در مرحله آموزش (R2=0.499، RMSE=1.6) و آزمون (R2=0.579، RMSE=1.149) بوده است. همچنین یافتهها نشان داد که مدل موجک دابشیز 4 توانسته است با ترکیب با مدل جنگل تصادفی حدود 55 درصد خطای مدل منفرد RF را کاهش دهد. همچنین مدل موجک در ترکیب با مدل LSTM توانسته است حدود 39 دقت پیشبینی را افزایش دهد. همچنین مقایسه مدلهای ترکیبی ترکیب شده با موجک نشان داد که مدل RF-Wavelet حدود 23 درصد نسبت به مدل ترکیبی LSTM-Wavelet خطای مدل را کاهش دهد. نتیجهگیری در این پژوهش، از مدلهای مختلف تبدیل موجک شامل موجک دابشیز ۴، موجک هار و موجک کلاه مکزیکی برای تلفیق با الگوریتمهای یادگیری ماشین RF و شبکههای LSTM بهرهبرداری شده است. تحلیلهای کمی و کیفی نشان داد که تبدیل موجک دابشیز ۴ در بهبود دقت پیشبینی جریان رودخانه نسبت به سایر انواع موجکها در هر دو چارچوب مدل RF و LSTM برتری معنیداری داشته است. ازاینرو، این نوع تبدیل موجک بهعنوان مبنای اصلی برای ادغام با این دو مدل پیشبینی انتخاب و مورد استفاده قرارگرفته است. بررسی الگوی توزیع خطا در دادههای آموزش نشاندهنده تمرکز عمده مقادیر خطا در نواحی مجاور صفر است. توزیع خطاها تقریباً بهصورت تقارن دوطرفه مشاهدهشده و سازگاری قابلتوجهی با توزیع نرمال از خود نشان داده است. این الگو بیانگر دقت مطلوب مدل در فرایند آموزش و برازش دادهها است. درنهایت، مطالعه مذکور به توسعه مدلهای مبتنی برداده بهمنظور تعیین بهینهترین ترکیب متغیرهای پیشبینیکننده برای مدلسازی و پیشبینی جریان رودخانه متمرکز شد. این پژوهش بهطور دقیقی نشان داد که ادغام تبدیل موجک دابشیز ۴ با مدل جنگل تصادفی RF بهعنوان رویکرد بهینه و برتر در پیشبینی جریانهای هیدرولوژیکی در مورد مطالعه حاضر عمل کرده است. مدل ترکیبی مذکور، علاوه بر ارتقاء قابلتوجه عملکرد نسبت به مدلهای تکمحوری، با کاهش خطای پیشبینی تا حدود ۵۵ درصد، برتری شاخصی نسبت به مدلهای پیچیده یادگیری عمیق، ازجمله LSTM و ترکیبات ترکیبی مرتبط نشان داده است. این دستاورد، اهمیت استخراج ویژگیهای چندمقیاسی و زمانی-فرکانسی با استفاده از تبدیل موجک را برجسته میسازد و بر نقش محوری آن در بهبود دقت و قابلیت تعمیم پیشبینی جریانهای هیدرولوژیکی، حتی در مقایسه با معماریهای پیشرفته مدلهای زمانی تأکید میکند.
یحیی پرویزی؛ زهرا گرامی
چکیده
مقدمه برآوردهای انجام شده در کشور، نشان از هدررفت سالانه حدود یک میلیارد مترمکعب خاک از عرصه منابع اراضی کشور است. اگرچه ارزشگذاری اقتصادی این حجم از اتلاف منابع خاک از این رهگذر کار دشواری است، ولی با توجه به تعادل شکننده زیستبومهای موجود در منابع اراضی کشور، میتوان پیشبینی کرد که این حجم اتلاف منابع چه زیان جبرانناپذیر ...
بیشتر
مقدمه برآوردهای انجام شده در کشور، نشان از هدررفت سالانه حدود یک میلیارد مترمکعب خاک از عرصه منابع اراضی کشور است. اگرچه ارزشگذاری اقتصادی این حجم از اتلاف منابع خاک از این رهگذر کار دشواری است، ولی با توجه به تعادل شکننده زیستبومهای موجود در منابع اراضی کشور، میتوان پیشبینی کرد که این حجم اتلاف منابع چه زیان جبرانناپذیر و برگشتناپذیری را به ظرفیت تولید و کارکرد این منابع وارد میکند. بخشی از این اتلاف خاک بهوسیله فرایندهای خاکسازی جبران و جایگزین میشود و تا زمانی که میزان فرسایش از نرخ خاکسازی پیشی نگرفته است، به نوعی فرایندی طبیعی و اجتنابناپذیر تلقی میشود. داشتن اطلاع از نرخ جایگزینی طبیعی برای رصد تغییرات کیفیت و کمیت این منبع طبیعی و دانستن روند زوال یا بهبودی آن ضروری است. بهعلاوه، فرسایش خاک در خارج از محل وقوع خود، خساراتی را از منظر اقتصادی، تنوع زیستی و نیز بر چشمانداز طبیعی وارد میکند. حد قابل تحمل این نوع خسارات نیز استاندارد علمی خاص خود را طلب میکند. از سوی دیگر، سالانه ارقام کلانی از منابع مالی کشور صرف اقدامات آبخیزداری میشود. این در حالی است که یک استاندارد منطقهای کمی برای طراحی این اقدامات و همچنین یک شیوهنامه کاربردی، برای ارزیابی میزان اثرگذاری این اقدامات در دست نیست. این استاندارد و نیز کمیت نرخ باززایی و تجدیدپذیری خاک، در جهان تحت عنوان فرسایش قابل تحمل خاک (T) شناخته شده است. مواد و روشهادر این نوشتار تلاش شده تا ضمن رصد توسعه مفاهیم فرسایش قابل تحمل در جهان، فنون و شیوههای توسعه یافته، با نگاهی به قابلیت تعمیم و کاربرد در شرایط ایران مورد بررسی قرار گیرد. در این پژوهش، مروری بر 109 مقاله علمی پژوهشی داخلی و خارجی صورت گرفته است و خلاصهای از نحوه شکلگیری مفهوم فرسایش قابل تحمل در علوم خاک، عاملهای مؤثر بر مقدار T و همچنین روشهای محاسبه آن معرفی و ارزیابی میشود. علاوهبر این، خلاصهای از تحقیقات صورتگرفته و نتایج آنها در ارتباط با فرسایش قابل تحمل و آشنایی با روشهای مختلف در این زمینه ارائه و پیشنهادها و نیازهای تحقیقاتی و راهکارهای بهینه برآورد فرسایش قابل تحمل برای شرایط کشور معرفی شده است. نتایج و بحثمفهوم فرسایش قابل تحمل خاک که در برنامههای حفاظت خاک بهکار میرود، برای حفظ قابلیت تولید نامحدود زمینهای زراعی در درازمدت مناسب نیست. زیرا این مقادیر بر اساس فرضیات نادرستی درباره نرخهای تشکیل لایه سطحی خاک و فرایندهای هوازدگی معدنی تعیین شدهاند. این مفهوم بر دو فرض بنا شده است: اول، دانشمندان خاک میتوانند بهطور قابل اعتماد و دقیق، بیشینه نرخهای فرسایش قابل تحمل را ارزیابی کنند. دوم، سیاستگذاران میتوانند این ارزیابیها را بهطور عینی در برابر منافع یا نیازهای مختلف سنجش و متعادل کنند. در حالی که هر دو فرض باید به چالش کشیده شوند تا صحت آنها مشخص شود. ممکن است ملاحظات سیاسی کوتاه مدت ایجاب کند که سیاستهای عمومی به تدریج اجازه دهند منابع خاک بدون وقفه تخریب شوند. تا حدی که دیگر برای کشاورزی قابل استفاده نباشند. اما حمایت مستمر از چنین سیاستی باید به وضوح به میزان و کیفیت اطلاعات موجود درباره نرخهای تشکیل خاک در شرایط کشاورزی توجه داشته باشد. مقادیر فرسایش قابل تحمل خاک بسیار مهم هستند و نباید بر اساس فرضیات نادرست و غیرعلمی تعیین شوند. نکته دیگر آنکه، بررسی خسارات فرسایش خاک در خارج از محل وقوع فرسایش بر روی تأسیسات، زیرساختها و منابع زیستی نیز مستلزم رصد کردن شاخصهایی در خارج از محل وقوع فرسایش برای ارزیابی است. در مجموع با بررسی روشهای تعیین فرسایش قابل تحمل ارائه شده میتوان بیان کرد که روشهای پیشنهادی Macedo میتواند روش مناسبی برای شرایط ایران باشد، با توجه به کمبود داده در ایران و از این نظر که ویژگیهای مورد بررسی در این روش سهلالوصول هستند. نتیجهگیریبا توجه به اینکه پذیرش مفهوم فرسایش قابل تحمل بر اساس شرایط حاصلخیزی (توان تولید) و سرعت تشکیل خاک کافی نیست و اثرات برون عرصهای فرسایش خاک نیز باید در آن لحاظ شود، در نتیجه تحقیقات بیشتر و علمیتری در این زمینه ضروری است. از آنجایی که مفهوم تحمل از دست دادن خاک برای برنامهریزی راهبردهای حفاظت خاک مفید است، برآورد کمی آن نیز ضروری است و بهتر است با در نظر گرفتن رگبارهای حدی به جای شرایط متوسط انجام شود. به همین دلیل، باید تحقیقاتی در زمینه توزیع آماری بیشینه تلفات سالانه خاک در مناطق مختلف جهان انجام شود.
نظام تنی؛ کمال امیدوار؛ احمد مزیدی؛ غلامعلی مظفری
چکیده
مقدمهتغییر در نوسانات دبی رودخانهها چه بهصورت افزایشی یا کاهشی میتواند خسارتهای جبرانناپذیری برای محیطزیست انسانی و طبیعی داشته باشد. امروزه پذیرفتهشده که نوسان در فازهای مختلف الگوهای دور پیوندی میتواند افزایش یا کاهش دبی رودخانهها را در مناطق مختلف جهان با توجه به اثرگذاری هر الگو بر دورههای بارشی، تبخیر و تعرق ...
بیشتر
مقدمهتغییر در نوسانات دبی رودخانهها چه بهصورت افزایشی یا کاهشی میتواند خسارتهای جبرانناپذیری برای محیطزیست انسانی و طبیعی داشته باشد. امروزه پذیرفتهشده که نوسان در فازهای مختلف الگوهای دور پیوندی میتواند افزایش یا کاهش دبی رودخانهها را در مناطق مختلف جهان با توجه به اثرگذاری هر الگو بر دورههای بارشی، تبخیر و تعرق و خشکسالی در پی داشته باشد. مواد و روشهابدینمنظور برای انجام این پژوهش دادههای دریافتی 28 شاخص مهم دور پیوندی تأثیرگذار بر اقلیم ایران از وب سایت NOAA دریافت شد. همچنین آمار دبی ایستگاههای هیدرومتری منتخب بالادست سدهای مستقر بر روی رودخانه کارون (ایستگاههای تلهزنگ، لردگان، ارمند، پاتاوه و کتا) طی سری زمانی 30 ساله (2022-1993) از وزارت نیرو جهت مطالعه دریافت و مورد بررسی قرار گرفته شد. پس از بررسی اولیه بر رویدادههای دبی، با استفاده از روش رگرسیون چندگانه جهت برآورد دادهها مفقودی از صحت و انسجام دادهها اطمینان حاصل شد. این روش بهدلیل حفظ روند کلی دادهها و کاهش اختلالات دادهای انتخاب شد. سپس برای محاسبه روند و شدت تغییرات دبی فصلی و سالانه، از روش ناپارمتری منکندال و تایل سن استفاده شد. در ادامه، ارتباط بین شاخصهای دورپیوندی و دبی رودخانه با استفاده از ضریب همبستگی پیرسون در سه مقیاس زمانی ماهانه، فصلی و سالانه هم بهصورت همزمان و هم با تأخیر یک تا سهماهه انجام شد. با توجه به تعداد بالای شاخصها، تنها مواردی که دارای همبستگی معنیدار با دبی بودند، وارد تحلیلهای نهایی شدند. نتایج و بحثطبق نتایج بهدستآمده بهطور متوسط روند مجموع میانگین دبی طی دوره موردمطالعه بهطور پیوسته کاهشی بوده است. بهطوریکه میانگین دبی در تمام فصلها، با روند کاهشی همراه بوده و این مقدار در مقیاس سالانه طی دوره موردمطالعه با کاهش معنیدار 11.3 مترمکعب در سال با جهش منفی (4.1- =Z) همراه بوده است. همچنین ارتباط بین الگوهای دور پیوند با دبی حوضه مورد مطالعه طی سری زمانی مورد نظر مورد واکاوی قرار گرفت. طبق نتایج بهدستآمده طی مقیاسهای زمانی مختلف (ماهانه، فصلی و سالانه) الگوهای دور پیوند متعددی ازجمله الگوهای GLBTS، WHWP، SOI، SOLAR FLUX، TSA، TNA، NINO4،AMO ، AMM، MEIVE2،PDO ، NINO1، AAO، WARMPOOL، PNA، EPO، WP، TNH، NCP، RMM1 و RMM2 بهصورت همزمان یا با تأخیر یک تا سه ماهه همبستگی معنیدار در سطح 0.05 و 0.01 با دبی سرشاخههای رودخانه کارون طی سری زمانی موردمطالعه داشتهاند. نتیجهگیریدرمجموع میتوان بیان کرد، میانگین دبی ایستگاههای منتخب در بالادست سدهای رودخانه کارون روند کاهشی داشته است. همچنین مشخص شد بین نوسانات برخی از الگوهای دور پیوندی با دبی همبستگی معنیداری بهصورت همزمان و با تأخیر وجود دارد. بنابراین میتوان نتیجهگیری کرد که الگوهای دور پیوند ذکرشده میتوانند بر دبی این حوضه تأثیرگذار باشند. از طرفی با توجه به قابل پیشبینی بودن نوسانات الگوهای دور پیوند موردنظر و وجود همبستگی معنیدار با دبی میتوان میزان نوسانات دبی رودخانه کارون را در آینده بهصورت ماهانه، فصلی و یا سالانه با توجه به نتایج این پژوهش پیشبینی کرد.
مریم صبوری؛ هایده آرا؛ محمد کیا کیانیان؛ امین صالح پور جم
چکیده
مقدمهطی دهههای اخیر بهرهبرداری مفرط و غیراصولی از منابع حوزههای آبخیز (خاک، آب و پوشش گیاهی) باعث کاهش سلامت آنها شده است. یکی از این پاسخها، که میتواند نقش پیشگیرانه داشته باشد، توجه به معیشت جایگزین و بهخصوص صنعت بومگردی و گردشگری است. از اینرو، شناخت ژئوسایتها و ژئومورفوسایتهای مناطق مختلف ضرورت مییابد. ...
بیشتر
مقدمهطی دهههای اخیر بهرهبرداری مفرط و غیراصولی از منابع حوزههای آبخیز (خاک، آب و پوشش گیاهی) باعث کاهش سلامت آنها شده است. یکی از این پاسخها، که میتواند نقش پیشگیرانه داشته باشد، توجه به معیشت جایگزین و بهخصوص صنعت بومگردی و گردشگری است. از اینرو، شناخت ژئوسایتها و ژئومورفوسایتهای مناطق مختلف ضرورت مییابد. هدف از پژوهش حاضر، ارزیابی ارزش گردشگری چشماندازهای ژئومورفوتوریستی حوضه حبلهرود با استفاده از مدل پرالونگ است. مواد و روشهابرای ارزیابی این ژئوسایتها، با مطالعات میدانی و کتابخانهای اطلاعات دقیقی نسبت به منطقه مورد مطالعه بهدست آمد. حوزه آبخیز حبلهرود با وسعت 1265977 هکتار در در استانهای تهران و سمنان واقع شده است. از بین مکانهای ژئومورفیک منطقه حبلهرود، سه مکان انتخاب شد و برای هر یک از مکانهای ژئومورفیک یک شناسنامه تهیه شد. مکانها شامل روستای رودافشان در غرب شهر دماوند، چشمه خُمده و تنگهواشی هستند. در این تحقیق، بنابر مدل پرالونگ، نظرسنجی از تعدادی کارشناسان آگاه نسبت به منطقه مورد مطالعه و گردشگران بازدیدکننده (30 نفر) با استفاده از روش نمونهگیری تصادفی ساده به عمل آمد. مدل مذکور، بهطور ویژه به ارزیابی کیفیت گردشگری ژئومورفوسایتها و بهرهوری آنها میپردازد. در این مدل، ارزش گردشگری یک مکان با میانگین ارزشهای زیبایی، علمی، فرهنگی و اقتصادی مورد سنجش قرار گرفت. معیارها و مقیاسهای خاصی برای تعیین ارزش هر یک از جنبههای عیار گردشگری مکانهای ژئومورفیکی تعریف شده است. در چنین حالتی، عیار گردشگری یک مکان عبارت از میانگین این چهار معیار است. نتایج و بحثپس از سنجش دادهها مشخص شد که از بین سه نمونه انتخاب شده، ژئوسایت تنگهواشی با عیار گردشگری 0.54 و میانگین ارزش بهرهوری 0.68، دارای بالاترین ارزش ژئومورفوتوریسمی است. آنچه باعث بالابردن ارزش و اهمیت تنگهواشی شده است، منحصر به فردبودن آن در سطح کشور، اقلیم مساعد و خنک، شکلهای ژئومورفولوژی و حکاکیهای کم نظیر بر روی دیواره سنگی تنگه و همچنین منظره آبشار و وجود چمنزار بسیار زیبا در اطراف این تنگه است. این تنگه با رودخانه خروشان و با آب خنک جذابیت بسیاری را برای عموم مردم و گردشگران به وجود آورده است. ژئوسایتهای غار رودافشان با عیار گردشگری (0.41) در رتبه دوم قرار گرفت. دلایل کسب این رتبه را میتوان تجمع پدیدههای ژئومورفولوژیکی بهصورت فشرده در محدوده کوچک (داخل غار)، واقع شدن در کنار روستای رودافشان و جاذبههای طبیعی (رودخانه دلیچای، طبیعت بکر روستا با درختان سرسبز و بلند)، آن دانست. چشمه آب معدنی خمده با عیار (0.31)، رتبه سوم را به خود اختصاص داد. دلیل آن منحصر به فرد بودن چشمه در نوع خود در این منطقه، خاصیت درمانی آن، مجاورت با رودخانه پرآب حبلهرود، طبیعت زیبای اطراف آن و دسترسی آسان به جاده آسفالته است. ارزیابیها نشاندهنده آن است، که ارزشهای گردشگری لندفرمهای ژئومورفولوژیکی منطقه تنگهواشی عمدتاً بهدلیل بالابودن ارزش زیبایی ظاهری و ارزش فرهنگی و ارزش علمی این لندفرم است. به رابطه بین این ارزشها باید توجه شود. بهطورکلی، در همه لندفرمها، عیار ظاهری و عیار علمی به هم نزدیک هستند. نتیجهگیریطبق نتایج، بیشترین عیار و ارزش گردشگری مربوط به تنگهواشی و کمترین میزان مربوط به چشمه آب معدنی خمده است، اما به جز تنگهواشی، نسبت عیار علمی و ظاهری زیبایی و میزان بهرهوری در لندفرمهای دیگر بسیار پایین است. ضروری است با تجهیز این لندفرمها به امکانات مورد نیاز گردشگران، موجبات بهرهبرداری بهینه از این مناطق فراهم شود. ارزش گردشگری این مکانها وابسته به بالا بودن عیار ظاهری زیبایی و عیار فرهنگی و علمی آنها است. عواملی مانند دشواری دسترسی، نبود امکانات و تسهیلات رفاهی و خدماتی مناسب و عدم توجه به ژئوتوریسم در کاهش مجموع عیارهای محاسبه شده مؤثر بوده است.
اسما بادامه؛ محمود آذری؛ علی گلکاریان
چکیده
مقدمهبومسازگانهای طبیعی نقش حیاتی در حفظ فرایندهای محیطی و سامانههای حیاتی دارند، اما بهدلیل تغییرات در استفاده از زمین و مدیریت نادرست، خدمات بومسازگانی که برای حیات انسان ضروری هستند، کاهش یافته است. این کاهش باعث بروز مشکلاتی در زمینههای انرژی، آب و هوا و خدمات بومسازگان شده است. با افزایش جمعیت و نیازهای انسانی، ...
بیشتر
مقدمهبومسازگانهای طبیعی نقش حیاتی در حفظ فرایندهای محیطی و سامانههای حیاتی دارند، اما بهدلیل تغییرات در استفاده از زمین و مدیریت نادرست، خدمات بومسازگانی که برای حیات انسان ضروری هستند، کاهش یافته است. این کاهش باعث بروز مشکلاتی در زمینههای انرژی، آب و هوا و خدمات بومسازگان شده است. با افزایش جمعیت و نیازهای انسانی، فشارها بر بومسازگانها بیشتر شده و این مسائل اهمیت خدمات بومسازگانی را در سطح جهانی برجسته کرده است. نرمافزار InVES بهعنوان ابزاری برای ارزیابی و نقشهبرداری از این خدمات، در پروژه سرمایه طبیعی توسعه یافته است. هدف این پژوهش کاربرد نرمافزار InVEST بهمنظور تحلیل مکانی خدمات بومسازگان هیدرولوژیکی حوزه آبخیز نیشابور است. مواد و روشهادر این پژوهش، از دو زیرمدل تولید آب فصلی و مدل نسبت تحویل رسوب درInVEST برای ارزیابی میزان آبدهی و تعیین فرسایش خاک در حوضه مورد مطالعه استفاده شد. برای اجرای این مدل به نقشههای مدل رقومی ارتفاع، حوضه و زیرحوضهها، بارش، تبخیر و تعرق مرجع، گروه هیدرولوژیکی خاک، کاربری اراضی، فرسایشپذیری خاک، فرسایندگی باران و همچنین جدول اطلاعات بیوفیزیک و تعداد رویداد بارش نیاز است. برای واسنجی و اعتبارسنجی مدل در حوضه مطالعاتی، از آمار سه ایستگاه هیدرومتری حوضه برای دوره 1982 تا 1993 استفاده شد. سپس با تنظیم پارامترهای حساس مدل، شامل پارامتر β (پارامتر توپوگرافی محلی و خاک)، ϒ (پارامتر میزان نفوذ در سلول)، Z (تعداد وقایع باران)، CN، و (پارامترهای ارتباط بین اتصال هیدرولوژیکی و نسبت تحویل رسوب) در محدوده مجاز واسنجی شد. این واسنجی با استفاده از مقادیر دبی و رسوب ثبتشده در ایستگاههای بار اریه، طاغون و زرنده برای دوره 1982 تا 1989 انجام و برای دوره 1990 تا 1993 اعتبارسنجی شد. برای تعیین خدمات بومسازگان هیدرولوژیکی، نقشههای ماهانه دما و بارش WorldClim برای دوره 1970 تا 2000 با تفکیکپذیری مناسب استفاده و مدل بر اساس آن اجرا شد. نتایج و بحثاز میان پارامترهای α، β، ϒ، CN، Z، و مدل بیشترین حساسیت را به پارامترهای Z (تعداد وقایع بارندگی)، CN، و نشان داد. الگوی تغییرات مکانی رواناب در حوضه نیشابور نشان میدهد که رواناب عمدتاً تحت تأثیر بارش است. بخشهای شمالی، شمال شرقی و شرق حوضه بهدلیل شیبهای تند و بارشهای شدید، رواناب سریعتری دارند، در حالی که در بخشهای جنوب غربی، جنوب و میانه حوضه، رواناب سریع کمتر است. همبستگی بالای 0.83 بین بارش و رواناب، تأثیر قوی بارش بر رواناب را تأیید میکند. مقدار متوسط رواناب سالانه در حوضه نیشابور 34.4 میلیمتر است. بالاترین مقدار رواناب سریع در زیرحوضه 1 و کمترین مقدار در زیرحوضه 4 مشاهده شده است. خاکهای با نفوذپذیری کم در زیرحوضه 1 باعث افزایش رواناب سریع شده، در حالی که خاکهای نفوذپذیرتر در زیرحوضه 4، این مقدار را کاهش میدهند. در زمینه آبدهی سالانه، متوسط سالانه آبدهی حوضه 43.4 میلیمتر است. بالاترین آبدهی در زیرحوضه 1 و کمترین آن در زیرحوضه 5 گزارش شده است. این تفاوتها عمدتاً به تأثیرات شرایط اقلیمی و نوع کاربری اراضی مربوط میشوند. متوسط فرسایش در حوضه نیشابور برابر با 0.6 تن در هکتار در سال است. بالاترین میزان فرسایش در زیرحوضه 3 و کمترین میزان در زیرحوضه 4 مشاهده میشود. مناطق با شیبهای زیاد و بارشهای شدید بیشتر در معرض فرسایش هستند. مهمترین یافته در زمینه نگهداشت خاک این است که میزان نگهداشت خاک در تمامی زیرحوضهها بیشتر از میزان فرسایش است. زیرحوضه 3 بالاترین میزان نگهداشت خاک را دارد، در حالی که زیرحوضه 4 با کمترین میزان نگهداشت خاک به حفاظت بیشتری نیاز دارد. کاربریهای جنگل و کاربری بیشهزار و درختچه بیشترین توانایی را در نگهداشت خاک و اراضی شور و نمک زار و کاربری مسکونی کمترین نقش در نگهداشت خاک را دارند. نتیجهگیریتعیین خدمات بومسازگان هیدرولوژیکی حوزههای آبخیز بهمنظور مدیریت بهتر و هدفمند حوضه حائز اهمیت است. این پژوهش با هدف تحلیل مکانی این خدمات در حوزه آبخیز نیشابور در استان خراسان رضوی انجام شد. در بخشهای شمال و شمال شرقی حوضه مقدار آبدهی بیشتر است، این موضوع میتواند در بهره برداری از منابع آب حوضه و اجرای اقدامات کنترل سیل در این مناطق مد نظر قرار بگیرد. در بحث نگهداشت خاک نیز نتایج پژوهش بیانگر آن است که زیرحوضه 3 با بیشترین میزان نگهداشت خاک، پتانسیل بالایی در جلوگیری از فرسایش را دارد. در مقابل، زیرحوضه 4 با کمترین میزان از نگهداشت خاک، پتانسیل کمی در جلوگیری از فرسایش را دارد. در مجموع نتایج پژوهش بیانگر اهمیت بررسی الگوی ارائه خدمات بومسازگانی هیدرولوژیکی در مدیریت حوزههای آبخیز است.
کورش شیرانی؛ مهرداد پسندی
چکیده
مقدمهفرونشست زمین بهعنوان یکی از مخاطرات زمینشناسی، تأثیرات گستردهای بر زیرساختها، کشاورزی و محیطزیست دارد. این پدیده میتواند ناشی از عواملی همچون برداشت بیرویه آبهای زیرزمینی، فعالیتهای معدنی، استخراج نفت/ گاز و یا عوامل طبیعی مانند تراکم رسوبات و حرکات تکتونیکی باشد. پایش دقیق این پدیده با استفاده از تکنولوژیهای ...
بیشتر
مقدمهفرونشست زمین بهعنوان یکی از مخاطرات زمینشناسی، تأثیرات گستردهای بر زیرساختها، کشاورزی و محیطزیست دارد. این پدیده میتواند ناشی از عواملی همچون برداشت بیرویه آبهای زیرزمینی، فعالیتهای معدنی، استخراج نفت/ گاز و یا عوامل طبیعی مانند تراکم رسوبات و حرکات تکتونیکی باشد. پایش دقیق این پدیده با استفاده از تکنولوژیهای نوین، راهکاری کلیدی برای کاهش آثار زیانبار آن به شمار میرود. روش تداخلسنجی راداری روزنه مصنوعی (InSAR)، بهویژه تکنیک پراکندهسازهای ماندگار (PSInSAR)، یکی از پیشرفتهترین روشها برای پایش تغییرات سطح زمین است. این روش با دقت میلیمتری، امکان شناسایی جابجاییهای کوچک زمین را فراهم میکند و ابزار مهمی برای پایش بلندمدت فرونشست در مناطق وسیع میباشد. این مطالعه با هدف ارزیابی و پهنهبندی خطر فرونشست زمین در برخی از مهمترین حوزههای آبخیز استان اصفهان، شامل اصفهان-برخوار، نجفآباد، مهیار شمالی، مهیار جنوبی و کوهپایه-سجزی، با استفاده از دادههای صعودی، نزولی و ترکیبی (صعودی-نزولی) ماهواره Sentinel-1 و تکنیک PSInSAR انجام شده است. این پژوهش ضمن ارائه اطلاعات دقیق در مورد وسعت و شدت فرونشست، به شناسایی الگوهای مکانی و زمانی این پدیده پرداخته و نتایج آن برای سیاستگذاری و مدیریت خطرات فرونشست میتواند بسیار حائز اهمیت باشد. مواد و روشهامنطقه مورد مطالعه شامل حوزههای آبخیز گستردهای است که نهتنها کلانشهر اصفهان را در بر میگیرد، بلکه مناطق وسیعی از زمینهای کشاورزی و سکونتگاههای مهم را نیز شامل میشود. در این مطالعه، دادههای راداری Sentinel-1 مربوط به دوره زمانی 1393 (2014) تا 1402 (2023) مورد استفاده قرار گرفته است. این دادهها شامل تصاویر صعودی و نزولی این ماهواره میباشد که ترکیب آنها به حذف ابهامات ناشی از جهت جابجایی کمک مینماید. در ابتدا، پردازش اولیه دادهها انجام گردیده که شامل همثبتسازی تصاویر بهمنظور تطابق دقیق پیکسلها و تولید تداخلنگارها برای استخراج تغییرات فاز میباشد. سپس شناسایی پراکندهسازهای ماندگار (PS) صورت گرفته است که در این مرحله، نقاطی با بازتاب پایدار رادار با استفاده از شاخص پراکندگی دامنه (ADI) و تحلیل پایداری فاز شناسایی شدهاند. در گام بعد، تصحیح خطاهای جوی و مداری با استفاده از مدلهای آماری و روشهای وارونسازی انجام شده تا اثرات جوی و خطاهای مداری حذف شوند. سپس به توسط تحلیل سری زمانی تغییرات زمین، جابجایی در طول زمان محاسبه گردیده و دادهها به مختصات جغرافیایی تبدیل شدهاند. در ادامه، دادههای بهدستآمده با دادههای زمینی و سایر منابع مستقل مقایسه شده تا دقت و قابلیت اعتماد نتایج اعتبارسنجی شود. نهایتاً نقشههای پهنهبندی شامل نقشههای فرونشست تجمعی، نرخ سالیانه فرونشست و پهنههای خطر وقوع این پدیده تهیه شدهاند. نتایج و بحثنتایج نشان میدهد که فرونشست زمین در منطقه مورد مطالعه از مقدار ناچیز تا 55 سانتیمتر در بازه 9 ساله مورد بررسی متغیر میباشد. نرخ سالیانه فرونشست در مناطقی از حوضههای اصفهان-برخوار و مهیار جنوبی به 6 سانتیمتر در سال رسیده است. ترکیب دادههای صعودی و نزولی علاوه بر کمک به کاهش خطاها، امکان تفکیک جابجاییهای عمودی و افقی زمین را نیز فراهم ساخته است. بیشترین فرونشست تجمعی در مناطق شهری و کشاورزی حوضه اصفهان-برخوار و همچنین در محدوده رسوبات رسی در حوضه مهیار جنوبی مشاهده میشود. پهنهبندی خطر نشان میدهد که حوضههای اصفهان-برخوار و مهیار جنوبی دارای بیشترین مساحت پهنههای با خطر بسیار زیاد هستند. در سایر حوضهها، مناطق با خطر متوسط و کم غالب هستند. نقشههای پهنهبندی، ارتباط مستقیمی را بین بیشترین میزان فرونشست و کاربری اراضی (مانند مناطق شهری و کشاورزی) و همچنین ویژگیهای زمینشناسی (رسوبات رسی و کلوتها) نشان میدهند. نتیجهگیریاستفاده از تکنیک PSInSAR برای پایش فرونشست زمین در استان اصفهان، اطلاعات ارزشمندی درباره الگوها و روند این پدیده ارائه نموده است. نتایج این مطالعه نشان میدهد که فرونشست در حوضههای اصفهان-برخوار و مهیار جنوبی نه تنها شدید است، بلکه روند مداومی دارد. این موضوع نیازمند برنامهریزی فوری و اجرای اقدامات مدیریتی برای کاهش خطرات فرونشست است. ارتباط بین فرونشست و عوامل انسانزاد مانند برداشت بیرویه آبهای زیرزمینی و ویژگیهای زمینشناسی بر ضرورت برنامهریزی یکپارچه برای مدیریت پایدار منابع آب و استفاده از زمین تأکید دارد. نقشههای پهنهبندی خطر ارائهشده در این مطالعه، ابزار ارزشمندی برای سیاستگذاران و برنامهریزان شهری بهمنظور مدیریت بهینه ریسکهای ناشی از فرونشست زمین است. پژوهشهای آینده باید بر پایش مداوم و توسعه مدلهای پیشبینی فرونشست برای مقابله مؤثر با این پدیده متمرکز شوند.
مریم آریا صدر؛ داریوش رحیمی؛ مهران زند؛ هادی امیری
چکیده
مقدمه
کیفیت آب مصرفی در بخشهای شرب و کشاورزی از شاخصهای مهم توسعه پایدار است. فعالیتهای کشاوررزی و صنعتی انسان منجر به کاهش کیفیت آب شده است. از سوی دیگر، محدودیت منابع آب شیرین و با کیفیت مناسب از دیگر محدودیتهای منابع آب است. پیچیدگی سامانههای آبی، تغییرات آن در طول زمان و مکان، افزایش هزینه و زمانبر بودن آزمایش ...
بیشتر
مقدمه
کیفیت آب مصرفی در بخشهای شرب و کشاورزی از شاخصهای مهم توسعه پایدار است. فعالیتهای کشاوررزی و صنعتی انسان منجر به کاهش کیفیت آب شده است. از سوی دیگر، محدودیت منابع آب شیرین و با کیفیت مناسب از دیگر محدودیتهای منابع آب است. پیچیدگی سامانههای آبی، تغییرات آن در طول زمان و مکان، افزایش هزینه و زمانبر بودن آزمایش کیفیت آب و نیاز به پایش مداوم بر دشواری پایش و ارزیابی کیفیت آب اثرگذار است. استفاده از الگوریتمهای هوش مصنوعی، یادگیری ماشین و یادگیری عمیق، برای پیشبینی کیفیت آب بهدلیل پارامترهای متنوع، مفید بوده، در مقایسه با روشهای آزمایش سنتی، مقرون به صرفه است. هیچ الگوریتم یکنواختی برای پیشبینی کیفیت آب وجود ندارد. در این پژوهش تلاش میشود، کارایی این الگوریتم در تخمین عناصر فیزیکی و شیمیایی مورد ارزیابی قرار گیرد. در دهههای اخیر کیفیت رودخانههای رشته کوه زاگرس بهدلیل فرسایش سازندهای کارستیک، عبور از مناطق سکونتگاهی، تغییرات کاربری اراضی، خشکسالی و تغییر اقلیم کاهش یافته است. برخی از این رودخانهها مانند کرخه، کارون و دز منبع تأمین آب شرب جمعیتی بیش از 10 میلیون نفر هستند. بنابراین تغییر در کیفیت آب منجر به افزایش خطر و تهدید آب شرب این سکونتگاهها میشود. بنابراین بررسی کیفیت منابع آب و ارائه مدل مناسب آن نقش مؤثری در مدیریت تأمین آب مورد نیاز خواهد داشت. پژوهش حاضر، بر آن است، ضمن پایش کیفیت آب آبخیز چم انجیر، بهترین الگوریتم یادگیری ماشین در تخمین آن را ارزیابی کند.
مواد و روشها
حوزه آبخیز چم انجیر واقع در استان لرستان و در جنوب شرق حوزه آبخیز کرخه است و بین طولهای ΄40 ˚48 تا ΄10 ˚48 شرقی و عرضهای ΄10 ˚33 تا ΄36 ˚33 قرار دارد. سازندهای زمینشناسی یکی از منابع مؤثر در غلظت متغیرهای شیمیایی منابع آب سطحی بهویژه در مناطق کارستیک است. این سازند در تغییر کیفیت آبخیز چم انجیر بسیار مؤثر است. سه زیرحوضه همجوار الشتر، خرمآباد و بیرانشهر تحتتأثیر سنگشناسی منطقه، میزان ترکیب شیمیایی سنگهای آهک و دولومیت، 89-87 درصد و انحلال گچ 13-11 درصد و میزان انحلال کربنات کارست (بین 0.01 تا 0.40 میلیمتر) است. آهکی بودن جنس زمین و وجود سنگهای نفوذی در زیرحوضههای بالادست رودخانه دز منجر به تغییر متغیرهای کلسیم، پتاسیم، EC و TDS شده است. همچنین خشکسالی اقلیمی و هیدرولوژی کیفیت منابع آب را تحت تأثیر قرار داده، باعث افزایش درصد متغیرهای شیمیایی آب شده است. برای انتخاب مدل مناسب هوش مصنوعی و بررسی کیفیت منابع آب سطحی آبخیز چم انجیر، از 321 نمونه از متغیر دبی چم انجیر در دوره 2021-1969 استفاده شد. این نمونهها، از متغیرهای شیمیایی Na، SAR، TH، TDS، Cl، Ca و Mg ایستگاه هیدرومتریک چم انجیر انتخاب شدهاند. برای مدلسازی کیفیت آب سطحی چم انجیر از الگوریتمهای یادگیری ماشین استفاده شد. در پژوهش حاضر، متغیرهای شیمیایی با الگوریتمهای مختلف یادگیری ماشین بررسی شده، اعتبار و دقت مقادیر برآورد شده با مقادیر مشاهداتی متغیرهای شیمیایی آب با شاخصهای r، MSE و MAE ارزیابی شده است. بر اساس تکرار و آزمون مدلهای مختلف الگوریم یادگیری ماشین، الگوریتمهای ماشین بردار پشتیبان و رگرسیون درختی بهعنوان بهترین مدلها انتخاب شدهاند. برای ارزیابی و ارتباطسنجی بین متغیرها از ماتریس همبستگی استفاده و بر اساس همبستگی، از میان دبی رودخانه و متغیرهای ماهانه کیفیت آب، HCO3، pH، Na، EC، Cl، Ca، Mg، TH، TDS و سختی موقت، 321 نمونه ماهانه از دو متغیر TDS و TH در دوره آماری 2021-1969 بررسی شد. برای بررسی دقت الگوریتمهای یادگیری ماشین در مدلسازی کیفیت آب، از شاخصهای همبستگی، میانگین مربعات خطاها و میانگین خطای مطلق استفاده شده است.
نتایج و بحث
نتایج P-test وجود روند افزایشی در سطح اطمینان 95 درصد دو متغیرTDS و TH از سال 1985 را تأیید کرد. متوسط TDS در دوره اول (1984-1969)، 286.6 میلیگرم در لیتر و در دوره دوم (2021-1985) 422.08 میلیگرم در لیتر و متوسط TH در دوره اول (1984-1969) 181.5 میلیگرم در لیتر و در دوره دوم (2021-1985) 278.6 میلیگرم در لیتر است. نتایج ماتریس همبستگی نشان داد که TDS همبستگی قوی با EC و TH نشان میدهد. TH همبستگی مثبت با متغیرهای شیمیایی TDS، EC، HCO3، Ca، Cl و Mg و همبستگی معکوس با pH نشان میدهد. الگوریتمهای یادگیری ماشین SVM و CART روند افزایشی را برای دو متغیر سختی کل و غلظت مواد محلول آب در دبی آبخیز چم انجیر تخمین میزنند. الگوریتم SVM با مدل KernalLinear بهترین عملکرد را داشت. علاوهبر این، شاخص صحتسنجی RMSE نیز الگوریتم SVM را با مقادیر پایینتری نسبت به الگوریتم CART نشان داد. بنابراین، SVM در پیشبینی متغیرهای کیفیت آب دقیقتر است.
نتیجهگیری
الگوریتمهای یادگیری ماشین برای مدلسازی کیفیت آب مؤثر هستند. نتایج نشان داد، در آبخیز چم انجیر، روند رو به رشد در غلظتهای TDS و TH از سال 1985 وجود دارد. SVM در پیشبینی TDS و TH از CART بهتر عمل کرد. یافتهها نشان داد کاهش دبی رودخانه، افزایش مصرف آب و زمینشناسی کارست در میزان غلظت TH و TDS تأثیر دارند. پایش کیفیت آب برای مدیریت منابع آب ضروری است. برای تخمینهای آینده کیفیت آب در این مطالعه، الگوریتم SVM توصیه میشود.
