کلاس بندی و مدل سازی مبتنی بر محاسبات نرم کیفیت آب رودخانه کارون: ایستگاه های آبسنجی گتوند و اهواز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناس ارشد، گروه سازه‌‌های آبی، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

2 استادیار گروه سازه های آبی، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران

10.22055/jise.2024.45876.2114

چکیده

بررسی تغییرات کیفیت آب‌های سطحی همواره یکی از موضوعات مهم جهت استفاده به منظور شرب، کشاورزی و صنعت بوده است از این رو آلودگی آب رودخانه ها در سال‌‌های گذشته ‌‌می‌تواند خطری جدی برای انسان و اکوسیستم‌‌های طبیعی منظور شود. در این تحقیق به مطالعه کیفیت آب رودخانه کارون که یکی از بزرگترین منبع تامین آب سطحی بخش های مختلف استان خوزستان می باشد در ایستگاه‌ آبسنجی گتوند واقع در پایین دست سد گتوند و ایستگاه‌ آبسنجی اهواز طی سال‌‌های آبی 1385 تا 1399 پرداخته شد. به منظور بررسی کیفیت آب از نمودارهای سری زمانی پایپر، شولر و دوروف استفاده گردید. نتایج کیفی آب رودخانه کارون در نمودار پایپر ایستگاه گتوند نشان میدهد نمونه‌های آب دارای تیپ کلروره سدیک است. همچنین اختلاف پارامترهای کیفیت آب رودخانه کارون در دوره‌های خشک (فروردین تا شهریور) و مرطوب (مهر تا اسفند) در ایستگاه گتوند 20 درصدی و در ایستگاه اهواز 10 درصدی می باشد. همچنین روش تجزیه و تحلیل مؤلفه اصلی نشان داد که تقریباً در هر دو ایستگاه 70 درصد تغییرات کیفیت آب توسط دو عامل اول اتفاق میافتد. در ایستگاه گتوند بیشترین تغییرپذیری در پارامترهای (TDS، Ec، Na+، - Cl و So4) در دوره مرطوب رخ داده است. مهم‌ترین پارامتر موثر ورودی در پیش بینی مقدار TDS در ایستگاه اهواز با استفاده از مدل رگرسیون چند متغیره و درخت تصمیم پارامتر Na+ بوده است. نتایج به دست آمده از تحلیل رگرسیونی پارامتر TDS در ایستگاه هیدرومتری اهواز نشان میدهد که مدل‌های یادگیری ماشین میتوانند به عنوان یک ابزار توانمند در پیش‌بینی کیفیت آب سطحی در موارد فقدان اندازه گیری این پارامتر مورد استفاده قرار گیرند به نحوی که عملکرد مدل درخت تصمیم با ضریب تعیین 97/0=R2 و مدل رگرسیون چند متغیره با ضریب تعیین 95/0=R2 در پیش بینی این پارامتر بوده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Classification and modeling based on soft Computing of Karun River: Gatund and Ahvaz Hydrometric Stations

نویسندگان [English]

  • ghazaleh salehpour 1
  • mohamadreza zayeri 2
  • mehdi zeinivand 2
1 Master in Civil Engineering, Department of Hydraulic Structures, Faculty of Water and Environmental Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran..
2 Assistant Professor, Department of Hydraulic Structures, Faculty of Water and Environmental Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran
چکیده [English]

Investigating changes in the quality of surface water has always been one of the most important issues for drinking, agriculture and industry, In this research, the water quality of the Karun River which is one of the largest sources of surface water supply in different parts of Khuzestan province, was studied at the Gatund water measuring station located downstream of the Gatund dam and Ahvaz water measuring station. The results indicate that during the years 2008 to 2011 and 2013 to 2015, which experienced lower than average precipitation, reflecting drought conditions, the reduction in river discharge has led to an increase in TDS (Total Dissolved Solids) and EC (Electrical Conductivity) values. According to the Piper diagram, the overall status of water samples taken at the Gotvand station shows a tendency towards non-carbonate hardness after the operation of the Gotvand dam in 2011. The water samples at this station exhibit anionic characteristics in the chloride zone or a mixed zone, and in terms of cations, they are positioned in the sodium-potassium or mixed zone. The Schoeller diagram results demonstrate that the water quality of the Karun River in terms of drinking water standards is acceptable at this station

Also, the difference of water quality parameters of Karun River in dry (April to September) and wet (October to March) periods is 20% in Gatund station and 10% in Ahvaz station. The results obtained from the regression analysis of the TDS parameter in the Ahvaz hydrometric station show that machine learning models can be used as a powerful tool in predicting surface water quality , so that the performance of the decision tree model with the coefficient The determination of R2=0.97 and the multivariate regression model with the coefficient of determination R2=0.95 was used in the prediction of this parameter.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Principal Component Analysis
  • Decision Tree
  • Multiple Variable Regression
  • Multivariate Representation

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 04 تیر 1403
  • تاریخ دریافت: 30 دی 1402
  • تاریخ بازنگری: 11 اردیبهشت 1403
  • تاریخ پذیرش: 04 تیر 1403
  • تاریخ انتشار: 04 تیر 1403