پیش‌بینی پارامترهای کیفی آب‌های زیرزمینی استان گلستان با مدل‌های هوش‌مصنوعی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه زابل- دانشکده آب و خاک- گروه مهندسی آب

2 دانشگاه زابل- دانشکده اب وخاک

3 دانشگاه پیام نور

10.22034/hydro.2022.44480.1222

چکیده

کیفیت آب ازجمله مسائلی است که با سلامت، بهداشت فردی و عمومی جامعه نسبت مستقیم دارد. لزوم پایش آب و تأمین شرایط استاندارد برای آشامیدن باعث شده که کنترل کیفیت آب از اهمیت زیادی برخوردار باشد. در این تحقیق با استفاده از آمار کیفی 96 حلقه چاه مشاهداتی واقع در استان گلستان که دارای سال آماری مشترک 19 ساله بوده به پیش‌بینی پارامترهای کیفی آب شامل نسبت جذب سدیم (SAR)، نسبت کل جامدات محلول (TDS) و هدایت الکتریکی (EC) با استفاده از سه روش شبکه عصبی مصنوعی، برنامه‌ریزی بیان ژن و سیستم استنتاج عصبی - فازی پرداخته شد. دادههای مورداستفاده شامل داده‌های کیفی سدیم Na^+، قلیایت آب PH، کلراید 〖CL〗^-، سولفات 〖SO4〗^(2-) ، کلسیم〖Ca〗^(2+) و منیزیم 〖Mg〗^(2+) بوده که واسنجی داده‌ها به ‌وسیله70 درصد داده‌ها (برای آموزش) و عملکرد روشها با استفاده از 30 درصد داده‌های باقی‌مانده ارزیابی گردید. همچنین در این تحقیق برای ارزیابی دقت مدلها از سه معیار ریشه میانگین مربعات خطا، ضریب همبستگی و میانگین قدر مطلق خطا استفاده ‌شد. در این تحقیق 9 ترکیب ورودی مختلف به مدلها‌ داده شد. نتایج به‌ دست‌آمده از این تحقیق نشان می‌دهد که به‌ غیراز مدل ترکیب ورودی 8، بقیه مدل‌ها از توانایی بالایی در برآورد پارامترهای کیفی آب زیرزمینی مورد بررسی برخوردار هستند. همچنین نتایج نشان دادند که پارامترهای Na^+ و 〖CL〗^- بیشترین تأثیر در دقت نتایج پیش‌بینی برای هر سه مدل و هر سه پارامتر مورد بررسی را دارند. همچنین در اکثر ورودی‌ها، شبکه عصبی نسبت به دو مدل دیگر از توانایی بالاتری در پیش‌بینی پارامترهای کیفی آب زیرزمینی برخوردار می‌باشد. همچنین مدل سیستم استنتاج عصبی - فازی در مرحله آزمون نسبت به دو مدل دیگر عملکرد ضعیفی از خود نشان داده است. با وجود اینکه دقت و توانایی هر سه مدل تقریباً قابل ‌مقایسه بوده می‌توان از هر سه مدل در پیش‌بینی پارامترهای کیفی بهره برد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Prediction of Golestan Province’s Groundwater Quality Parameters Using Artificial Intelligence Moldels

نویسندگان [English]

  • zahra saravani 2
  • hadi siasar 3
2 universiy of zabol
3 payame noor university
چکیده [English]

Water quality is one of the issues that is directly related to the health, personal and public health of the community. The importance of controlling surface and groundwater is not hidden from anyone. The necessity of water monitoring and the provision of hygienic and standard conditions for drinking make water quality control very important. In this study, using qualitative data of 96 observation wells located in Golestan province, which has a common statistical year of 19 years, to predict water quality parameters including sodium sorption ratio, total solubility ratio of TDS and EC electrical conductivity using qualitative data Sodium Na, PH, CL chloride, So4, Ca and Mg have been studied. Data calibration is evaluated by 70% of data (for training) and method performance using 30% of remaining data. Also in this study, three criteria of root mean square error, correlation coefficient and mean absolute error were used to evaluate the accuracy of the models. The results of this study show that, except for input 8, other models have high ability to estimate the groundwater quality parameters. The results also show that Na and Cl parameters have the greatest impact on the accuracy of the prediction results for all three models and all three parameters studied and in the combination of input 8 which lacks these two parameters, all three models perform poorly. Also, at most inputs, the neural network is more capable of predicting groundwater quality parameters than the other two models. The Ennis model also performed poorly in the test phase compared to the other two models. Although the accuracy and capability of all three models are almost comparable, all three models can be used in predicting qualitative parameters.

کلیدواژه‌ها [English]

  • : Sodium adsorption ratio
  • Electrical Conductivity
  • Total soluble solids
  • Golestan province