پتانسیل آب زیرزمینی

امروزه میزان برداشت از آبهای زیرزمینی بیش از میزان تغذیه آبهای زیرزمینی است که این عامل باعث افت شدید سطح سفره های آب زیرزمینی شده است. مراتع و جنگل ها بعنوان اصلی ترین مکان های تغذیه سفره های آب زیرزمینی محسوب می شوند، درحالی که بیشترین برداشت از این منابع در کاربری کشاورزی انجام می شود. هدف اصلی از پژوهش حاضر استفاده از الگوریتم های یادگیری ماشین شامل رگرسیون جنگل تصادفی و تابع آنتروپی شانون برای مدل سازی منابع آب زیرزمینی در مراتع نیمه خشک غرب ایران می باشد. برای این هدف، ابتدا لایه های اطلاعاتی شامل: درجه شیب، جهت شیب، ارتفاع از سطح دریا، فاصله از گسل، شکل شیب، فاصله از آبراهه، فاصله از جاده، بارندگی، لیتولوژی و کاربری اراضی تهیه شد. پس از تعیین وزن پارامترها با استفاده از تابع آنتروپی شانون و سپس تعیین طبقات آن ها، در محیط سامانه های اطلاعات جغرافیایی، از ترکیب وزن پارامترها و طبقات آن ها نقشه نهایی مناطق دارای پتانسیل منابع آب زیرزمینی مدل سازی گردید. بعلاوه، برای اجرای مدل جنگل تصادفی از نرم افزار R 3.5.1 و بسته randomForest استفاده شد. در تحقیق حاضر از اعتبارسنجی ضربدری k-fold برای صحت سنجی مدل ها استفاده گردید. به منظور ارزیابی کارایی مدل های جنگل تصادفی و آنتروپی شانون برای پتانسیل یابی منابع آب زیرزمینی، از شاخص های آماری MAE، RMSE و R2 استفاده شد. نتایج ارزیابی نشان داد که مدل جنگل تصادفی با دقت (RMSE: 3.41, MAE: 2.85 R² = 0.825,) دارای دقت بالاتری نسبت به مدل آنتروپی شانون با دقت (R² = 0.727, RMSE: 4.36, MAE: 3.34) می باشد. یافته های مدل جنگل تصادفی نشان داد که قسمت زیادی از منطقه مورد مطالعه دارای پتانسیل متوسط (22/26954 هکتار) و مساحت خیلی اندکی (61/205 هکتار) بدون پتانسیل آب زیرزمینی می باشد. از طرفی، نتایج مدل آنتروپی شانون نشان داد که قسمت اعظمی از منطقه مورد مطالعه دارای پتانسیل متوسط (05/24633 هکتار) و مساحت خیلی اندکی (12/1502 هکتار) بدون پتانسیل آب زیرزمینی می باشد.

یکی از موضوعات مهم در مدیریت منابع آب، تشخیص رفتار آب های زیرزمینی است. هدف از این مقاله تهیه ی نقشه ی مناطق مستعد آب زیرزمینی با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP) و روش منطق فازی و مقایسه ی نتایج آنها می باشد. برای رسیدن به این هدف از 8 پارامتر تأثیرگذار مانند لیتولوژی، تراکم زهکشی ، تغییرات شیب، کاربری اراضی، توپوگرافی، جمعیت و چشمه و چاه و گسل و شکستگی به صورت لایه ی اطلاعاتی این محدوده به وسعت 5218 کیلومتر مربع در شمال استان ایلام واقع شده است. نقشه ی نهایی حاصل از روش AHP نشان می دهد که بیشترین پتانسیل آب زیرزمینی در بخش های آهکی با تراکم بالای شکستگی وجود دارد. ارزیابی مدل های مختلف همپوشانی، با توجه به میزان تطابق با لیتولوژی، نشان می دهد که روش تلفیقی فازی or (جمع جبری) نسبت به سایر روش ها برای پتانسیل یابی آب زیرزمینی در منطقه ی مورد مطالعه مناسب تر است. این روش با 1000 کیلومترمربع پتانسیل زیاد و خیلی زیاد در بخش های مرکزی نقشه، همخوانی قابل قبولی را با نقشه ی نهایی حاصل از روش تحلیل سلسله مراتبی نشان می دهد و تطابق نقشه های مربوطه با نقشه ی چشمه و چاه در منطقه نیز صحت این روش ها را تأئید می کند.

دمدیریت مناسب منابع آب زیرزمینی برای شناخت پتانسیل های بالای منابع اب زیرزمینی از اهمیت زیادی برخوردار است. در این تحقیق با استفاده از مدل نسبت فراوانی تلاش گردیده تا مناطق با پتانسیل بالای آب زیرزمینی حوضه آبخیز صوفی چای مشخص گردد. از فاکتورهای موثر هیدروژئولوژیکی در وقوع آب زیرزمینی شامل : ارتفاع، شیب، توپوگرافی، تراکم رودخانه ها، تراکم خطواره ها، زمین شناسی، خاک شناسی و کاربری اراضی می باشد. در این مدل ، ابتداچاه های با آبدهی بالای11لیتر بر ثانیه از حوضه مورد مطالعه استخراج گردید. سپس70 درصد چاه برای مرحله مدل سازی(تعداد6981عدد) و 30 درصد چاه برای مرحله صحت سنجی(تعداد2992 عدد) به صورت تصادفی انتخاب گردید. با استفاده از GIS تحلیل های لازم بر روی فاکتورها و نقشه ها صورت گرفت و نقشه ها همپوشانی شدند. در نهایت با استفاده از خروجی مدل ،نقشه پتانسیل منابع آب زیرزمینی ایجاد گردید. جهت صحت سنجی و ارزیابی نقشه های پتانسیل آب زیرزمینی از منحنی ROC استفاده گردیده شد . مساحتی از حوزه که زیرخط منحنی قرارگرفته نتایج رضایت بخشی از این مدل را ارائه داده است. بدین صورت نواحی که در بخش پتانسیل بالای آب زیرزمینی قرار گرفته اند دارای بیش از 90 % چاه های منطقه را شامل شده است. همچنین نتایج این منحنی نشان داد که 7/80 درصد این مدل کارایی خوبی در پتانسیل منابع آب زیرزمینی منطقه دارد. بر این اساس با استفاده از این مدل درصد مساحت ها به این صورت می باشد: 63درصد از مناطق کم ، 18 درصد متوسط ،12 درصد خوب و 7 درصد خیلی خوب می باشد.