بخشی از مقاله
خلاصه
آب زیرزمینی یکی از منابع مهم بهره برداری در مناطق خشک و نیمه خشک می باشد بنابراین برای مدیریت آب زیرزمینی ، توزیع سطح آب چاه های مشاهده ای به صورت مکانی و زمانی دارای اهمیت می باشد. روش های زمین آماری یکی از پرکاربردترین تکنیک های برای درون یابی سطح آب زیرزمینی هستند دراین تحقیق ، روش های درون یابی سطح آب چاههای Local Polynomial - LP - , Natural neighbor, Cokriging, Kriging,IDW و Radial Basis Function - RBF - برای پیش بینی مکانی سطح اب در چا های مشاهد ه ای دشت اردبیل به کاربرد شده است پس از صحت سنجی داده ها، سطح آب سی حلقه چاه از تعداد سیو هشت حلقه چاه که توزیع مناسبی در دشت داشتند برای محاسبه خطای RMESE نقشه های پیش بینی کار گذاشته شده است سپس مقدار خطاهای REMSE برای هریک از روش های محاسبه شده علاوه بر این سطح اب تمامی چاه ها نیز به روش های مختلف درون یابی شد و برای نقشه های ایجاد شده، Cross validation انجام صورت گرفته است نتایج نشان می دهد که برای درون یابی سطح آب زیرزمینی، روش های Ordinary Cokriging و Ordinary Kriging با مدل Gaussian و RBF با توابع کرنلSpline with Tension 1Kernel functions0 و Completely Regularized Spline بر دیگر روش های درون یابی برتری دارند و بیشتر خطاها هم در روش های IDW و LP وجود دارد.
مقدمه
روش های درون یابی بعنوان راه حل مناسبی در تخمین محل های نمونه برداری نشده مورد استفاده قرار میگیرند روش های تخمین داده های مکانی متعدد هستند و اختلاف بین روش های مختلف تخمین بسیار مهم می باشد واز طرفی تمام برنامه ریزی ها براساس همین تخمین ها انجام می شود. اگر تخمین ضعیف باشد منتهی به طرحی و نتیجه گیری ضعیف می شود. دشت اردبیل بین عرض های جغرافیایی 37 درجه و 55 دقیقه تا 38 درجه و 48 دقیقه شمالی و طول های جغرافیایی 47 درجه و 46 دقیقه تا 48 درجه و 41 دقیقه شرقی با حدود 39 کیلومتر عرض و طول 58 کیلومتر در دامنههای جنوب شرقی کوه سبلان واقع شده است. هدف از تحلیل روش های درون یابی دشت اردبیل انتخاب بهترین روش برای درون یابی سطح آب TDS و داده های سنگ کف به نرم افزار GMS - Groundwater Modeling System - جهت مدل سازی آبخوان دشت اردبیل می باشد. شکل موقعیت چاه های مشا هده ای انتخابی در دشت را نشان می دهد که از این میان چاه های برای محاسبه خطا ها حذف شده اند.
مطالعات گسترده ای در مورد کاربرد زمین امار در علوم مختلف در دنیا وایران انجام شده است تا بهترین روش درون یابی در رابطه با روش کاری به دست اید که از جمله می توان محقیق ذیل اشاره نمود : تقی زاده مهرجردی و هکماران - [1]انواع روش های درون یابی را برای تهیه نقشه های کیفی اب زیرزمینیSAR, EC,TDS, CL و SO4 در دشت اردکان یزد بکار برده و خطا های هر روش را بررسی نموده و روش درون یابی کریجینگ رابه عنوان روش بهتری نسبت به IDW معرفی کرد اند بارسا و پاسارلا .[2] دئر مطالعات کیفی منابع آب دورن یابی روش کریچینگ را به عنوان روش درون یابی خیلی خوب معرفی نموده اند. حسینی شفیع و علی محمدی سراب - - 1387 دشت زرن - نهاوند را با روش های درون یابی کریچینگ و IDW مورد مطالعه قرار داده اند.
بحث
اساس روش درون یابی کریچینگ یراساس منطق میانگین متحرک وزن دار استوا می باشد می توان گفت این روش بهترین تخمین گر خطی ناریب است. از ویژگی های روش کریچینگ این است که در صورت تخمین مقدار کمیت در نقاط نمونه ببرداری برداری - اندازه گیری شده - مقدار تخمین با مقدار اندازه گیری شده باید برابر باشد و واریانس تخمین برابر صفر می باشد. به این تخمین گر، تخمین گر مطلق گفته می شود.[3]این روش انعتلاف پذیری زیادی برروی دادها دارد. روش درون یابی کریچینگ بصورت رابطه - 1 - تعریف می شود: که Zمقداریر محاسبه ای ، Zi مقدار اندازه گیری شده، N تعداد نقاط نمونه وi وزن یا اهمیت کمیت وابسته به نمونه iام می باشد. این نوع کریچینگ را کر کریچینگ خطی می نامند زیرا ترکیب N داده است که شرط استفاده از این برآورد کنند این است که متغییر Z دارای توزیع نرمال می باشد در غیر این صورت یا باید از کریچینگ غیر خطی استفاده کرد ویا این که به نحوی توزیع متغیر ها رابه نرمال تبدیل نمود.[4] مهمترین قسمت کریچینگ تعیین وزن های آماری i می باشد که جهت ناریب بودن برآورد ها، این ارزیابی به نحوی تعیین گردد که مجموع انها برابر یک باشد.[5] روش کو کریچینگ جز روش های چند متغیر می باشد که براساس همبستگی بین متغییر ها مختلف برای برآورد استفاده می کند. روش های درون یابی IDW یک دید اولیه خیلی خوبی از منطقه می دهد در این روش وزن درون یابی از محل نمونه برداری به اطراف تغییر می کند ودر محدوده نمونه درون یابی شده حالت چشم گاو - - bulls eyesایجاد می شود. به نقاط نزدیک نمونه وزن بیشتر وبه نقاط دور وزن کمتر اختصاص می یابد. با استفاده از رابطه 3 می توان مقادیر مربوط به نقاط مختلف را بدست آورد. که Z مقدار محاسبه ای، Zi مقادیر اندازه گیری شده، di فاصله اقلیدی در مکان تا محل نمونه، m عامل توان - فاصله - و N تعداد نمونه است. نسبت کاهش وزن بستگی به مقداردارد.
روش درون یابی LP دقت خیلی کمی در نقشه پیش بینی شده دارد و سطح صافی - Smoth - را ارائه می کند. این روش نسبت به کریچینگ اتوماتیک تر است و انعطاف پذیری کمی را در ایجاد نقشه پیش بینی نشان می دهد. در این روش مقدار داده های مشاهده ای در نقشه پیش بینی تغییر می کند. یک روش معمول برای ارزیابی نتایج واسنجی رسم کردن مقادیر مشاهده ای و خط ایده آل نظری - Theoretical Ideal Line - می باشد.[5] برای پراگندگی نقاط اطرف خط ایده آل نظری نشان دهنده کیفیت کلی واسنجی می باشد، هرچه پراگندگی کمتر باشد واسنجی کیفیت بهتری دارد علاوه بر روش قبلی، مقدار باقی مانده به صورت آماری نیز ارزیابی می شود. زمانی که توزیع خط ها به صورت نرمال و یکنواخت باشد RMSE بهترین معیار کمی اندازه گیری خطاها می باشد. که یر اساس رابطه 4 محاسبه می شود.[6] در این رابطه - N - تعداد نقاط مشاهده ای،hm بار هیدرولیکی مشاهده ای و hs بار هیدرولیکی محاسبه ای می باشد. دردشت اردبیل با تعیین کرد محدوده مدل تعدا هشت حلقه پیزومتر که قبلاً ذکر شد برای محاسبه خطای RMSE حذف و به روش های مختلف درون یابی شده اند و سپس خطای هریک از روش ها به دست آورده شد.
