بخشی از مقاله
چکیده
امروزه بحث کیفیت آب در بسیاری از مناطق جهان به عنوان یکی از مباحث کلیدی مطرح است. زیرا این امر ارتباط بسیاری با سلامتی انسان و جامعهی بشری دارد؛ به طوری که بررسی کیفیت آب - به ویژه آب آشامیدنی - ، و چگونگی تغییر آنها نقش بسیار مهمی در مدیریت و بهره-برداری از منابع دارد؛ به علاوه با آگاهی از فاکتورهای مؤثر در تغییر کیفیت آب آشامیدنی میتوان در جهت هر چه بهتر مدیریت کردن آن-ها اقدامات مؤثری را به عمل آورد.
بدین منظور پژوهش حاضر برای اولین بار نسبت به کاربرد الگوریتمهای دادهکاوی K-Means و CART در تعیین مؤثرترین عوامل کیفیت آب آشامیدنی در دشت نورآباد واقع در غرب استان فارس اقدام نموده است. نتایج این تحقیق با دقت تخمین زده شدهی 98/33 درصد، با استفاده از مدلسازی با بهرهگیری از تکنیکهای دادهکاوی خوشهبندی K-Means و درخت تصمیم CART و بر اساس مؤثرترین فاکتورهای کیفیت آب آشامیدنی در نرمافزار Clementine - نسخهی - 12، حاصل شده است، نشان داد که مؤثرترین فاکتورهای مطلوب آب آشامیدنی در این منطقه، تابع سختی کل - TH - و هدایت الکتریکی عصارهی اشباع - EC - میباشد.
بدین ترتیب، در صورتیکه سختی کل در این دشت بین 175 و 440 قسمت در میلیون، و هدایت الکتریکی عصارهی اشباع آن، کمتر یا مساوی 731/65 میکروموس بر سانتیمتر باشد، این آب مناسب آشامیدن میباشد. پیشنهاد میگردد نسبت به تصفیه و کاهش سختی و هدایت الکتریکی عصارهی اشباع آب توجه جدی شود؛ همچنین بر انجام پایشهای مستمر در قالب نمونهبرداریهای دورهای منظم از منابع آبهای این دشت تأکید میگردد.
مقدمه
آب در طبیعت به صورت خالص یافت نمیشود؛ بلکه همواره مقادیری املاح، مواد معلق و گازهای محلول را با خود دارد و این موجب میشود که آب در مناطق مختلف، ویژگیهای مختلفی به خود بگیرد. وجود برخی از املاح در آب برای سلامتی انسان ضروری است و این در حالی است که مقدار بیش از حد مجاز آنها سلامتی انسان را به خطر خواهد انداخت. بنابراین وجود آب آشامیدنی سالم، ضامن سلامتی جامعه است و اولین قدم در شناخت آب، بررسی پارامترهای آن است - شریعتیشیرینسب و همکاران، . - 1391 بایستی توجه داشت مهمترین مسائلی که در اثر مصرف آبهای نامناسب ایجاد میشود شامل شور شدن ثانویهی خاکها، کاهش نفوذپذیری و سمیت املاح است؛ که هر کدام به نوعی بر سلامتی و یا رشد و تولید محصولات - کشاورزی، دامدارای، صنعتی و ... - صدمه وارد مینماید
یکی از راههای اثربخش و تأثیرگذار برای مبارزه با این معضل ملی، استفادهی بهینه از منابع آبی کشور با تأکید بر اصول کیفیت آب میباشد، به طوری که امروزه بررسیهای کیفی آب، دامنهی گستردهای پیدا کرده و مسائل مربوط به آلودگی آبهای سطحی و زیرزمینی را نیز شامل میشود. این مبحث نه تنها در کشورهای صنعتی، بلکه در کشورهای در حال تو سعه ن یز مطرح میباشد.
با عنایت به مباحث فوق، باید اذعان نمود که امروزه بحث کیف یت آب
در بسیاری از مناطق جهان به عنوان یکی از مباحث کلیدی مطرح است. زیرا این امر ارتباط بسیاری با سلامتی انسان و جامعهی بشری دارد؛ به طوری که بررسی کیفیت آب - به ویژه آب آشامیدنی - ، و چگونگی تغییر آنها نقش بسیار مهمی در مدیریت و بهرهبرداری از منابع دارد. به علاوه با آگاهی از فاکتورهای مؤثر در تغییر کیفیت آب آشامیدنی میتوان در جهت هر چه بهتر مدیریت کردن آنها اقدامات مؤثری را به عمل آورد. بدین منظور پژوهش حاضر نسبت به کاربرد الگوریتمهای دادهکاوی K-Means و CART در تعیین مؤثرترین عوامل کیفیت آب آشامیدنی در دشت نورآباد واقع در غرب استان فارس اقدام نموده است.
امروزه افزایش سریع حجم پایگاه دادهها به شکلی است که توانایی انسان برای درک این دادهها بدون ابزارهای قدرتمند میسر نمیباشد. در این وضعیت، تصمیمگیریها به جای تکیه بر اطلاعات، بر درک مدیران و کاربران تکیه دارند. زیرا تصمیمگیرندگان ابزار قوی برای استخراج اطلاعات باارزش را در دست ندارند - شهرابی، . - 1392 در واقع شرای فع لی توصیف کنندهی حالتی است که ما از لحاظ داده غنی، اما از لحاظ اطلاعات ضعیف هستیم. حال با توجه به شدت رقابتها در عرصههای مختلف، استفادهی مؤثر از دادهها توس مدیران، یک هدف عمده برای بهبود وضعیت موجود محسوب میشود.
بدین منظور دادهکاوی1، به عنوان مجموعهای از روشها در فرآیند کشف دانش است که برای تشخیص الگوها و رابطههای نامعلوم در دادهها مورد استفاده قرار میگیرد
از دلایل رشد و توسعهی دانش دادهکاوی در علوم مختلف، میتوان به افزایش حجم پایگاه دادهها و عدم توانایی انسان برای درک و استخراج از آنها اشاره کرد. بنابراین درک این دادهها بدون ابزارهای قدرتمند میسر نمیباشد؛ زیرا تصمیمگیران ابزار قوی برای استخراج اطلاعات با ارزش را در دست ندار ند. در واقع شرای فعلی توصیف کنندهی حالتی است که ما از لحاظ داده غنی، اما از لحاظ اطلاعات ضعیف هستیم. حال با توجه به شدت رقابتها در عرصههای مختلف، استفادهی مؤثر از دادهها توس مدیران، یک هدف عمده برای بهبود وضعیت موجود محسوب میشود
درخت تصمیم2، یکی از مشهورترین تکنیکهای دستهبندی است که در فرآیند دادهکاوی کاربرد دارد. شیوهی نمایش درخت تصمیم به این صورت است که با ارائه نمودن یک درخت، روال دستهبندی را خلاصهسازی میکند. از درختهای تصمیمگیری به منظور پیشبینی کردن عضویت اشیاء به دستههای مختلف استفاده میشود. انعطافپذیری این تکنیک باعث شده تا در میان روشهای جذاب دادهکاوی، بیشتر مورد استفاده قرار گیرد. متدولوژی مربوط به درخت تصمیم شامل دو فاز اصلی است:
الف- ساخت درخت اولیه: با استفاده از مجموعه دادههای آموزشی، ساخت درخت تصمیم تا زمانی که هر برگ، خالص - همگن - شود ادامه مییابد.
ب- هرس کردن: در این فاز، به منظور افزایش دقت مدل، درختِ رشد یافته با توجه به مجموعه دادههای آزمایشی هرس میشود
آذرنگ و همکاران - 1394 - ، در پژوهشی اقدام به ارزیابی کیفیت آب برای مصارف شرب و کشاورزی در رودخانهی کرخه نمودند. دورهی بررسی آماری در این تحقیق از سال 1381 تا 1390 است که اطلاعات کیفی آن از محل 11 ایستگاه آبسنجی تهیه شده بود. نتایج نشان داد در قسمتهای بالایی رودخانهی کرخه، کیفیت آب از نظر مصارف شرب و کشاورزی مناسبتر است و مناطق پاییندست دارای کیفیت نامناسب میباشند.
سلیمانپور و همکاران - 1394 - ، در پژوهشی نسبت به پیادهسازی الگوریتم CART جهت تعیین مؤثرترین فاکتورهای کیفیت آب آشامیدنی در دشت کازرون استان فارس اقدام نمودند. نتایج این تحقیق که از مدلسازی در نرمافزار Clementine، حاصل شده است، نشان داد که مؤثرترین فاکتورهای تأثیرگذار در کیفیت آب آشامیدنی در دشت کازرون عبارتند از: TDS و .Ca
محتشمی و ناصری - 1394 - ، نسبت به طبقهبندی کیفی آب جهت مصارف شرب، کشاورزی و صنعت در دشت درمیان اسدآباد واقع در استان خراسان جنوبی اقدام نمودند. بدین منظور در 21 نقطه از این دشت، نمونهگیری انجام و با نمودارهای ویلکوکس و شولر طبقهبندیهای لازم انجام شد. نتایج نشان داد اکثر نمونهها برای کشاورزی و شرب نامناسب میباشند.
ظریف و اسلامی - 2014 - ، در پژوهشی به بررسی مقادیر کیفی EC و SAR جهت اهداف کشاورزی در دشت دزفول و اندیمشک پرداختند. ایشان با استفاده از آمار 105 حلقه چاه، کلاس کیفی دشت را C3S1 تشخیص دادند و اقدام به تهیهی نقشهی نهایی تغییرات EC و SAR نمودند.
مواد و روشها
به منظور انجام این پژوهش، با مراجعه به سازمان آب منطقهای استان فارس، نسبت به تهیهی آمار فاکتورهای کیفی 60 حلقه چاه آب واقع در دشت نورآباد اقدام شد. آمارهای اخذ شده برای هر حلقه چاه، مشتمل بر فاکتورهای کیفی SAR، Na، Cl، SO4، TH، TDS، pH،NO3، CaCo3، HCO3، Ca، Mg، K، و EC، بود. به منظور تعیین مؤثرترین فاکتورهای کیفیت آب آشامیدنی از تکنیکهای دادهکاوی خوشهبندی K-Means و درخت تصمیم CART استفاده شده است. مدلسازی در نرمافزار Clementine 12.0 انجام شده است. نرمافزار یاد شده ساخت شرکت SPSS است و امکان ایجاد مدلهای متعددی را بر اساس تئوریهای آماری، هوش مصنوعی و یادگیری ماشین ارائه میدهد.
