پیش‌‌بینی تراز آب زیرزمینی با کمک شبکه‌های موجک-عصبی (مطالعه موردی: دشت مراغه-آذربایجان‌شرقی)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 عضو هیأت علمی دانشگاه زنجان-گروه مهندسی آب

2 فارغ التحصیل کارشناسی ارشد آبیاری و زهکشی دانشگاه زنجان

10.22034/hydro.2016.4681

چکیده

لازمه دستیابی به مدیریت جامع و پایدار منابع آب زیرزمینی، شناخت رفتار سیستم آب زیرزمینی و پیش‌بینی نوسانات سطح آن در آینده می‌باشد. هدف از پژوهش حاضر خوشه‌بندی چاه‌های مشاهده‌ای آبخوان دشت مراغه و پیش‌بینی تراز آب زیرزمینی به کمک شبکه‌های موجک-عصبی (WNN) بود. به دلیل تعداد زیاد چاه‌های مشاهده‌ای نصب شده در دشت، ابتدا با کمک روش خوشه‌بندی سلسله مراتبی-وارد 20 چاه مشاهده‌ای محدوده دشت مراغه با طول دوره آماری بیش از 15 سال خوشه‌بندی شد. سپس خوشه با 6 زیرخوشه همگن انتخاب و نماینده هر زیرخوشه تعیین شد. با نویززدایی از داده‌های ورودی با کمک روش موجک، مقادیر سطح آب زیرزمینی با کمک شبکه‌های عصبی مصنوعی (ANN) پیش‌بینی شد. نتایج نشان داد در نظر گرفتن دمای متوسط هوا باعث اغتشاش شبکه‌های عصبی مصنوعی و شبکه‌های موجک-عصبی شد. هم چنین بر اساس نتایج با در نظر گرفتن تأخیر زمانی متوالی 3 تا 12 ماه در داده‌های ورودی، اختلاف مقادیر پیش‌بینی شده و واقعی کاهش یافت. کم‌ترین مقدار RMSE و بیش‌ترین مقدار در شبکه WNN به ترتیب 03/0 متر و 999/0 حاصل شد. این مقادیر در شبکه ANN به ترتیب 32/0 متر و 885/0 بود. بنابراین بر اساس نتایج پژوهش حاضر، با نویززدایی از داده‌های ورودی اختلاف مقادیر سطح آب زیرزمینی پیش‌بینی شده و واقعی به طور متوسط به 11 سانتی‌متر کاهش یافت.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Groundwater level forecasting using Wavelet-Artificial Neural networks (Case study: Maragheh Plain-East Azarbaijan)

نویسنده [English]

  • Jaefar Nikbakht 1
چکیده [English]

Understanding the behavior of the groundwater system and forecasting it’s fluctuations in the future are essential to achieve comprehensive and sustainable management of groundwater resources. The purpose of this study was clustering of Maragheh Aquifer’s observation wells and groundwater level prediction using Wavelet-Artificial Neural networks. Initially, 20 observation wells of Maragheh Aquifer with 15 years and more groundwater level records were clustered using hierarchical-WARD clustering method. Cluster with 6 homogenous subcluster and representative well of each subcluster were selected. Using wavelet, input time series noise were removed. Then groundwater level of representative wells were forecasted by Artificial Neural Networks. Results showed, considering of temperature time series data as input was confused Artificial Neural Networks and Wavelet-Artificial Neural Networks. On results, taking 3 to 12 months consecutive time delay in input data decreased different between recorded and forecasted data. Minimum value of RMSE (0.03 m) and maximum value of (0.999) were in WNN. Mentioned values in ANN were 0.32 m and 0.885 (respectively). Based on the results of this research, de-noising of input data decreased difference between recorded and forecasted data as 11 cm averagely.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Groundwater level
  • Hierarchical-WARD clustering method
  • Maragheh-East Azarbaijan Plain
  • Wavelet-Artificial Neural Networks
  • wavelet transform