پيش‌‌بيني شبكه پايش آب زيرزميني با استفاده از مدل‌‌هاي هيبريدي سري زماني( مطالعه موردي ناو چاي)

Forecasting the groundwater monitoring network using hybrid time series models(Case study:Nalochay)

سابقه و هدف: طراحي سامانه هاي پايش كيفي و كمي منابع آب همواره به عنوان يكي از موضوعات پيچيده در زمينه منابع آب و محيط زيست مطرح بوده است. كيفيت مناسب اطلاعات سطح آب زيرزميني ثبت شده در شبكه‌‌هاي آب زيرزميني در طراحي پايدار پروژه‌‌هاي آبي نقش مهمي ايفا مي‌كند. از اين نظر جهت ايجاد شبكه‌‌اي بهينه و كارآمد، شبكه‌‌هاي آب زيرزميني بايستي به‌‌صورت دوره‌‌اي با توجه به نياز و طرح‌‌هاي توسعه منابع آب پيش روي، مورد ارزيابي قرار گيرند. هدف از تحقيق حاضر پيش‌‌بيني شبكه پايش آب زيرزميني زير حوضه نازلوچاي اروميه با استفاده از مدل‌‌هاي هيبريدي سري زماني از نظر توزيع زماني و مكاني مي‌‌باشد. مواد و روش‌ها: در اين تحقيق از تئوري آنتروپي جهت پايش شبكه كمي آب زبرزميني در دو دوره آماري تاريخي (95-1380) و به روز شده (1400-1380) استفاده شده است. دوره آماري به روز شده با استفاده از مدل‌هاي هيبريدي سري زماني (CARMA-ARCH) به وجود آمده است. پس از بررسي اوليه داده‌ها و تغييرات روند سري زماني داده‌هاي مورد بررسي، اقدام به شبيه‌سازي داده‌ها جهت به وجود آوردن اثر متقابل پيزومترها با استفاده از رگرسيون چند متغيره شد. پس از تاييد دقت مدل رگرسيون چند متغيره، شاخص‌هاي آنتروپي در سطح دشت نازلوچاي محاسبه و پهنه‌بندي شد. بعد از ارزيابي شبكه كمي آب زيرزميني در دوره آماري 95-1380، شبكه كمي آي زيرزميني دشت نازلوچاي براي دوره آماري 1400-1380 بروزرساني شد. يافته‌ها: نتايج بررسي دقت مدل هيبريدي CARMA-ARCH بيانگر توانايي بالاي مدل هيبريدي در شبيه‌سازي و پيش‌بيني مقادير سالانه سطح آب زيرزميني در منطقه مورد مطالعه مي‌باشد (0/97=RMSE). ضريب كارايي مدل (0/96) نيز اين موضوع را تاييد كرد. نتايج ارزيابي شبكه پايش كمي آب زيرزميني در دشت نازلوچاي نشان داد كه بيش از 99 درصد مساحت منطقه مورد مطالعه از نظر تعداد پيزومترهاي موجود در وضعيت مازاد و نسبتا مازاد قرار دارد. وضعيت دشت مورد مطالعه در دوره آماري 59-1380 خوب بوده و انتقال اطلاعات بين پيزومترها كامل مي‌باشد. در دوره آماري 1400-1380 تغييرات سطح آب زيرزميني منطقه مورد مطالعه كاهشي بوده كه پايش شبكه كمي آب زيرزميني منطقه را تحت تاثير قرار داده است. به طوري كه از سهم مناطق داراي چاه مازاد كاسته شده و به مناطق پايش متوسط افزروده شده است.‌‌ نتيجه‌گيري: به‌طور كلي نتايج نشان داد كه با كاهش سطح آب زيرزميني منطقه مورد مطالعه انتقال اطلاعات بين چاه‌ها نيز كاسته مي‌شود. به‌طوري كه نتايج نشان دهنده عدم وجود انتقال اطلاعات كامل در بين پيزومترهاي موجود در منطقه مورد مطالعه در دوره آماري 1400-1380 است.

Background and objectives: Designing of water quantity and quality monitoring system has been raised as one of the most complex issues in the field of water resources and the environment. The siutable quality of groundwatertable information recorded in the groundwater networks plays an important role in the sustainable design of water projects. In order to create an efficient and efficient network, groundwater networks should be periodically evaluated according to the needs and plans of the forward water resources The study area is the Nazlouchai catchment area located in west of Urmia Lake. Materials and Methods: In this research, entropy theory was used to monitoring the quantity water level in the two historical statistical periods (2001-2016) and updated (2016-2021). The updated statistical period was developed using hybrid time series models (CARMA-ARCH). After initial data analysis and changes in the time series, the data were simulated to create the interaction of piezometers with multivariate regression. After confirming the accuracy of the multivariate regression model, entropy indicators were calculated and zoned on the Nazlouchai plain. After evaluating the groundwater network monitoring during the statistical period of 2001-2016, the Nazlochai plain groundwater network monitoring was updated for the statistical period of 2016-2021. Results: The results of evaluation of the CARMA-ARCH hybrid model accuracy indicate the ability of the hybrid model to simulate and predict the annual values of groundwater level in the study area. The performance factor of the model also confirmed this. The results of the evaluation of the groundwater network monitoring in Nazlouchai plain showed that more than 99% of the studied area is located in the surplus and relatively surplus situation in terms of the number of piezometers. The status of the plain in the statistical period of 2011-2016 is good and the transmission of information between the piezometers is complete. During the statistical period of 2016-2021, groundwater level changes in the study area have been reduced, which has affected the network's groundwater monitoring. So that the areas with excess wells has been reduced to moderate monitoring areas. In general, the results of the research indicate the necessity of using the groundwater monitoring network and it is recommended that this monitoring be carried out annually for different plains of Iran. Also, the results showed that with decreasing groundwater level in the studied area, information transfer between wells is also reduced. Conclusion: The results show that there is no complete transfer of information between the piezometers in the study area during the statistical period of 2016-2021.