پایش و پیش بینی تغییرات مکانی- زمانی ذخیره آب زیرزمینی دشت کوهدشت | ||
| مجله اکوهیدرولوژی | ||
| دوره 13، شماره 3، پاییز 1405، صفحه 1480-1511 اصل مقاله (3.43 M) | ||
| نوع مقاله: پژوهشی | ||
| شناسه دیجیتال (DOI): 10.22059/ije.2026.415775.1915 | ||
| نویسندگان | ||
| مهدی سلیمانی مطلق* 1؛ علی حقی زاده1؛ طیبه سپه وند2؛ نگار ارجمند2 | ||
| 1گروه مهندسی مرتع و آبخیزداری دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه لرستان، خرم آباد، ایران | ||
| 2دانشجوی دکتری، گروه مهندسی مرتع و آبخیزداری، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه لرستان، خرم آباد، ایران | ||
| چکیده | ||
| مقدمه: خشکسالی و افزایش بهره‌برداری منابع آب زیرزمینی در دهه‌های اخیر باعث افت سطح ایستابی، کسری بیلان و بحران تأمین آب در بسیاری از مناطق ایران شده است. دشت کوهدشت در استان لرستان علی‌رغم شرایط هیدرولوژیکی نسبتاً مناسب، از این قاعده مستثنا نبوده و منابع آب زیرزمینی آن کاهش پیدا کرده است. اهداف: هدف این پژوهش، تعیین و پیش‌بینی تغییرات سطح و ذخیرۀ آب زیرزمینی دشت کوهدشت با استفاده از تلفیق مدل‌های تحلیلی، سری‌های زمانی و یادگیری ماشین است. مواد و روش: هیدروگراف واحد آبخوان دشت کوهدشت بر اساس داده‌های تراز سطح آب ماهانه 13 چاه پیزومتری ترسیم و تغییرات حجم ذخیرۀ سالانۀ آبخوان با روش تحلیل دوبعدی در محیط GIS محاسبه شد. برای پیش‌بینی تغییرات سطح و ذخیرۀ آب زیرزمینی، مدل‌های سری زمانی AR، MA، ARMA، ARIMA و SARIMA با الگوریتم‌های یادگیری ماشین نظیر رگرسیون خطی، جنگل تصادفی و گرادیان تقویتی ترکیب شدند. یافته‌ها: نتایج نشان داد سطح آب زیرزمینی دشت به طور متوسط سالانه 0/37 متر افت داشته (درمجموع، حدود 5/9 متر در دوره مطالعه) و کسری بیلان در سال‌های خشک به حدود ۱۵ میلیون متر مکعب رسیده است. مقادیر منفی شاخص SPEI در مقیاس 12ماهه (1/5- )، اثرگذاری عامل خشکسالی در سال‌های خشک را بر وضعیت منابع آب زیرزمینی آشکار کرد. علاوه بر این، تراکم و افزایش حجم برداشت چاه‌ها در سال‌های خشک عامل اصلی افت آب زیرزمینی دشت مورد مطالعه است. پهنه‌بندی مکانی، بیشترین افت را در بخش‌های شمال شرقی، جنوب شرقی، مرکزی و بخش محدودی از غرب آبخوان نشان داد. ارزیابی الگوریتم‌های یادگیری ماشین مبین دقت بالای ترکیب رگرسیون خطی با مدل‌های مختلف سری زمانی در تمامی چاه‌های پیزومتری جهت پیش‌بینی سطح آب زیرزمینی بود. مدل بهینۀ سری زمانی برای چاه‌های خوشنام‌وند، ساری، امور عشایر، ذق ذالیاب، بوگلان، قرعلیوند، جاده کشاورزی و برای سایر چاه‌ها به‌ترتیب AR(2)، AR(3)، ARIMA(2,1,2)، MA(2)، SARIMA(0,1,1)(0,1,1,12)، ARMA(1,1) ، Optimized SARIMA و Optimized ARIMA تعیین شدند. کارایی این مدل‌های ترکیبی نشان داد ضریب تعیین در برخی چاه‌ها بالای 98/0 و خطای RMSE کمتر از 0/4 متر است. نتیجه‌گیری: نتایج این مطالعه بیانگر افت 9/5 متری سطح آب زیرزمینی طی ۱۵ سال و کسری ذخیره تا ۱۵ میلیون مترمکعب در سال‌های خشک است که با وجود بازیابی نسبی در ترسالی‌ها، همچنان روند نزولی سطح آب زیرزمینی پابرجا است که به احتمال زیاد توسط افزایش بهره‌برداری منابع آب زیرزمینی کنترل می‌شود. تحلیل آماری تغییرات سطح آب زیرزمینی با مقادیر شاخص خشکسالی SPEI این موضوع را تأیید می‌کند. ترکیب مدل‌های سری زمانی با الگوریتم رگرسیون خطی در چاه‌های پیزومتری مختلف به عنوان بهترین مدل انتخاب شد و کسری ذخیرۀ آبخوان را برای سال‌های آبی 1404 ـ 1405 و 1405 ـ 1406 به‌ترتیب حدود 0/7- و 1/22- میلیون مترمکعب پیش‌بینی کرد. در چنین شرایطی، بازنگری اساسی در الگوی بهره‌برداری، نصب کنتورهای هوشمند و اقدامات آبخیزداری جهت اجرای طرح‌های تغذیۀ مصنوعی اجتناب‌ناپذیر است. | ||
| کلیدواژه‌ها | ||
| پایش آب زیرزمینی؛ پیش بینی سری زمانی؛ یادگیری ماشین؛ کسری ذخیره؛ دشت کوهدشت | ||
| مراجع | ||
|
| ||
|
آمار تعداد مشاهده مقاله: 126 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 57 |
||