مقایسه و ارزیابی مدل های هوشمند و زمین آمار به منظور تحلیل تغییرات مکانی کیفیت آب زیرزمینی (دشت کمیجان)

امروزه با توسعه بخش شهری، صنعتی و کشاورزی استفاده از آب های زیرزمینی اهمیت بیشتری یافته است. بنابراین پایداری و توسعه بهره برداری از آب های زیرزمینی برای انواع مشتریان و اهداف مختلف، امری ضروری است که ویژگی های کمی و کیفی آن مورد بررسی و ارزیابی قرار گیرد.

شبکه عصبی تطبیقی فازی (FANN) و روش زمین آماری مبتنی بر سیستم اطلاعات جغرافیایی برای دشت کمیجان، استان مرکزی، ایران استفاده شده است. ابتدا داده های 36 حلقه چاه از شرکت آب و فاضلاب روستایی جمع آوری شد. سپس با استفاده از انواع نیمه واریوگرام مانند: گوسی، خطی، کروی و همچنین کریجینگ و کوکریجینگ، مدل زمین آماری با استفاده از شاخص های R2 و RMSE مورد ارزیابی قرار گرفت. سپس برای مدل شبکه عصبی تطبیقی فازی توابع عضویت مانند: مثلثی، زنگ تعمیم یافته و گاوسی بررسی شد و بهترین مدل با استفاده از شاخص های R2 و RMSE تعیین شد.

با توجه به نتایج R2 و RMSE در مدل های زمین آماری، کروی، خطی و نمایی به ترتیب برای متغیرهای EC، TDS و pH بهترین انتخاب شدند. همچنین بر اساس نیمه واریوگرام، روش کریجینگ عملکرد بهتری نسبت به روش کوکریجینگ برای تمامی متغیرهای مورد مطالعه با ضریب تعیین بالا به ترتیب 0/73، 0/66 و 0/85 برای EC، TDS و pH و کمتر در RMSE دارد .نتایج نشان داد که در شبکه عصبی تطبیقی ​​فازی، متغیر EC، تابع زنگ تعمیم یافته فازی با ضریب همبستگی 0/98 و میانگین مربعات خطای 144/54 در مرحله آزمون، خوب است. برای متغیر TDS، تابع گاوسی با ضریب همبستگی 0/98 و میانگین مربعات خطای 0/33 119 در مرحله آزمون بهترین است. همچنین برای متغیر pH، تابع زنگ تعمیم یافته با ضریب همبستگی 0/99 و میانگین مربعات خطای 103/10 در مرحله آزمون عملکرد بهتری نسبت به سایر توابع فازی در مدل سازی دارد. با مقایسه نتایج شبکه عصبی تطبیقی ​​زمین آماری و فازی می توان دریافت که مدل FANN نسبت به مدل زمین آماری کارایی بالاتری دارد.

نتایج نقشه های پهنه بندی نشان داد که در قسمت شمالی دشت EC کم و در مرکز و غرب EC بالای µSiemens/cm 2000 است. همچنین برای متغیر TDS، در قسمت شمالی دشت کم و در جنوب و جنوب غربی بالای 1000 میلی گرم در لیتر است. همچنین تغییرات مقدار pH  نشان داد که تغییرات این متغیر کم بوده و بیشترین میزان pH در قسمت شمالی و کمترین آن در قسمت جنوبی است.