تحليل تغييرات سطح آب زيرزميني دشت عجب شير با كاربرد الگوي اتورگرسيو تلفيقي ميانگين متحرك فصلي (SARIMA)

Groundwater Levels Modeling and Forecasting for Ajabshir Plain by a Seasonal Autoregressive Integrated Moving Average (SARIMA) Model

دشت عجب شير ازجمله مناطق مهم كشاورزي استان آذربايجان شرقي است كه بيش از نصف نياز آبي محصولات مختلف زراعي و باغي در اين دشت، از منابع آب زيرزميني تامين مي شود. برداشت مداوم و بي رويه از آب زيرزميني موجب افت بيش از 5/5 متر از سطح آب از سال 1363 تاكنون گرديده است. بنابراين بهره برداري بهينه و پايدار از منابع آب زيرزميني در اين دشت يك ضرورت مديريتي است كه آن هم مستلزم الگوبندي كمي مصرف و پيش بيني روند بهره برداري از اين منبع آب است. از سوي ديگر با عنايت به توانمندي الگوهاي سري هاي زماني در الگوبندي و پيش بيني رفتار پديده هاي با تغييرات زماني در مهندسي آب، اين پژوهش با هدف تحليل تغييرات سطح آب زيرزميني دشت عجب شير با الگوهاي آماري سري هاي زماني انجام گرديد. در اين پژوهش افت سطح آب زيرزميني به مدت 44 سال با 16 روش الگوبندي ارزيابي گرديد و پس از ارزيابي، الگوي اتورگرسيو تلفيقي ميانگين متحرك فصلي (SARIMA) مناسبترين الگو تشخيص داده شد. نحوه الگوبندي، آزمون و پيشبيني با الگوي يادشده به اين صورت بود كه حدود 50 درصد داده هاي افت سطح آب زيرزميني براي الگوبندي (از سال 1363 تا 1385)، 25 درصد آن براي آزمون (1385 تا 1396) و 25 درصد بقيه (1396 تا 1407) براي پيشبيني استفاده گرديد. نتايج نشان داد با فرض ادامه يافتن شرايط موجود بهره برداري و استفاده از آب كشاورزي در دشت، ميانگين حجم افت آب زيرزميني در سال يازدهم پيش بيني (1407) برابر 26/5 ميليون مترمكعب خواهد بود. براي مديريت بهينه مصرف آب زيرزميني، سناريوهاي مختلف صرفه جويي شامل ادامه روند بهره برداري، مصرف منبع آب زيرزميني با 10، 15، 20، 25 و 30 درصد صرفه جويي با شروع از سال 1397 در نظر گرفته شد. در صورت صرفه جويي از سال 1397 به اندازه 10 درصد، در سال يازدهم نزديك سه ميليون مترمكعب در آب زيرزميني صرفه جويي خواهد شد.

Ajabshir plain is one of the most important agricultural areas in East Azarbaijan province, which groundwater resources were applied more than half the water requirement of Agricultural productions in this plain. Continuous utilization of groundwater caused a decline of 5.5 m from since 1984. Therefore, optimal and sustainable exploitation of groundwater resources in this plain is a management necessity. Consequently, modeling and prediction of the exploitation process could be accomplished by an appropriate technique. This research was conducted with the aim of analyzing the groundwater level variations in Ajabshir plain with time series statistical models due to the ability of time series techniques to model and predict the behavior of temporal variation in water engineering. Also, in this study, the groundwater level decline was modeled for 16 years with 16 models. A Seasonal Autoregressive Integrated Moving Average (SARIMA) was recognized as the most appropriate pattern. Modeling, testing and prediction model was as follows: about 50% of the data for modeling (from 1984 to 2006), 25% for the test (from 2006 to 2017) and 25% (from 2017 to 2028) was used for prediction. Results showed that the average volume of groundwater drop in the 11th year of the forecast (2028) is equal to 26.5×106 m3 under continued exploitation with the current conditions for agricultural production in the plain. Different saving scenarios, including 0, 10, 15, 20, 25 and 30 percent savings starting from 2018 were considered for optimal management of groundwater application. In the eleventh year, about ×106 m3 of groundwater will be saved with savings of only 10% from 2018.