شبيه‎سازي آبدهي چشمه‎هاي كارستي با استفاده از شبكه‎ي عصبي مصنوعي (مطالعه‎ي موردي: ارتفاعات البرز مركزي)

Simulation of Karst Springs Discharge Using Artificial Neural Network (Case Study: Central Alborz Highlands)

چشمه‎ها يكي از منابع آبي مهم در سطح كشور شمرده مي شوند. در ارتفاعات البرز مركزي چشمه‎هاي كارستي فراواني گسترش دارند كه شناخت وضعيّت هيدرولوژيكي آنها در بهره‎برداري و مديريت آنها ضرورت دارد. هدف از اين پژوهش، بررسي كارايي شبكه‎ي عصبي مصنوعي در شبيه‎سازي آبدهي چشمه‎هاي كارستي در استان مازندران است. بدين منظور، 80 چشمه كارستي مورد مطالعه قرار گرفت. تعداد 60 نمونه براي آموزش يا ارايه‎ي مدل و تعداد 20 نمونه براي تست يا اعتباريابي استفاده شد. مقادير كمّي عوامل موثّر در آبدهي چشمه‎هاي كارستي، شامل؛ درصد تخلخل تشكيلات آبخوان، ارتفاع مكان، شيب زمين، بارش متوسّط سالانه و فاصله از منابع آب با به‎كارگيري داده‎ها و نقشه‎ها در محيط سيستم اطلاعات جغرافيايي(GIS) برآورد شد. براي ارايه‎ي مدل مناسب براي آبدهي چشمه‎هاي كارستي از نرم‎افزار MATLAB شاخه‎ي Neural Network و از شبكه‎ي پرسپترون چند لايه استفاده شد. براي فرآيند شبيه‎سازي، 80 درصد داده‎ها براي آموزش و 20 درصد مابقي براي تست يا اعتباريابي استفاده شد. عملكرد شبكه‎ي عصبي با پارامتر‎هايي چون، جذر ميانگين مربّع خطا (RMSE) و ضريب همبستگي بين خروجي‎هاي حقيقي و دلخواه (R) سنجيده شد. نتايج پژوهش، نه‎تنها كارايي شبكه‎ي عصبي مصنوعي در شبيه‎سازي آبدهي چشمه‎ها را نشان داد؛ بلكه حاكي از آن است كه عوامل فاصله از منابع آب، تخلخل تشكيلات آبخوان و ارتفاع مكان، عوامل اصلي در آبدهي چشمه‎هاي كارستي در ارتفاعات البرز مركزي به‎شمار مي‎آيند؛ بنابراين با استفاده از شبكه‎ي عصبي مصنوعي، مي‎توان آبدهي چشمه‎هاي فاقد آمار را با دقّت قابل قبولي برآورد كرد.