میلاد سیفی
-
مقدمه
در بیش تر پدیده های جغرافیایی و علومی نظیر هیدرولوژی و هواشناسی که نمونه گیری در آن بسیار هزینه بر است، مشاهدات به طور نقطه ای و با تراکم اندک انجام می پذیرد. انتخاب یک روش درون یابی مناسب برای مدیریت منابع آب مهم است زیرا بر دقت و کاهش هزینه تاثیر می گذارد. درون یابی که در علوم مختلف مورد استفاده قرار می گیرد، در درجه اول با هدف پیش بینی مقادیر ناشناخته از طریق طیف وسیعی از مدل های ریاضی و آماری است. اطمینان از روش درون یابی و صحت آن باعث صرفه جویی در هزینه و افزایش دقت تصمیم گیری می شود. به طور کلی روشی که در همه پدیده ها و مکان ها راه حل بهینه ارائه کند یافت نمی شود. با توجه به شرایط محیطی منطقه باید روش های مختلفی برای تعیین بهینه ترین رویکرد ارزیابی شود.
مواد و روش هامحدوده مورد مطالعه گناباد به مساحت 6/1805 کیلومترمربع که 7/1048 کیلومترمربع آن دشت و بقیه ارتفاعات است. در پژوهش حاضر هدف اصلی، ارزیابی و مقایسه ی روش های رایج درون یابی در دشت هایی از استان خراسان رضوی می باشد. دشت های گناباد و سرخس به جهت شرایط هیدرولوژی و هیدروژئولوژی متفاوت از یکدیگر مورد مطالعه قرار گرفت. همچنین در این پژوهش، روش های وزن دهی معکوس فاصله (IDW)، کریجینگ (ساده، معمولی)، کریجینگ کمکی، توابع پایه شعاعی و روش تیسن به عنوان درون یابی برای مطالعه انتخاب شدند و تمامی این روش ها با اعتبارسنجی تقاطعی مورد ارزیابی قرار گرفتند.
نتایج و بحثدر پژوهش حاضر، دو روش درون یابی IDW و کریجینگ، تخمین های به مراتب مناسب تری نسبت به بقیه روش های موردمطالعه ارائه کردند. در مقایسه این دو روش، IDW به عنوان یک روش کلاسیک به علت این که پارامتر های کم تری نیاز دارد؛ کاملا ساده تر قابل اجراست. با این حال، ازآنجایی که ترتیب داده ها و همبستگی بین آن ها را در نظر نمی گیرد، از دقت کم تری در مقابل کریجینگ برخوردار است. از سوی دیگر، روش های زمین آماری همچون کریجینگ، ضمن ارائه دقت بهتر، به دلیل فرضیه هایی مانند نرمال بودن داده ها، نیازمند آزمون های آماری، انتقال داده ها، توزیع داده ها و تحلیل ساختار مکانی است که این خود باعث پیچیدگی و زمان بر شدن و ایجاد خطا گردید. در این مطالعه برای ارزیابی سطح آب زیرزمینی در شرایط مختلف، از اطلاعات دو ماه از سال در هر دوره زمانی به عنوان نماینده دوره های ترسالی (بهمن ماه) و خشک سالی (مردادماه) استفاده شد. برخلاف تصور قبلی، به دلیل خشکی آب و هوا و کم بارندگی در دشت های استان، تفاوتی بین این دو ماه مشاهده نشد.
نتیجه گیریاعمال روش های درونیابی بر روی دو دوره زمانی مختلف به جهت بررسی افت بلند مدت انجام پذیرفت که در دشت گناباد با مقدار RMSE 96/11 متر، برای IDW 02/14و 49/14 متر برای کریجینگ ساده و معمولی، روش های برتر شناسایی شدند. در دشت سرخس روش های کریجینگ ساده و معمولی و همچنین وزن دهی معکوس فاصله با مقادیر RMSE 41/1، 58/1 و 83/11متر بهینه ترین روش ها معرفی شدند. در نمایش پهنه بندی سطوح آب زیرزمینی که در انتهای هر دشت به وسیله ی نقشه آبخوان و تغییرات تراز سطح آب زیرزمینی نشان داده شد؛ مشخص شد که نوسانات ارتفاعی با اطلاعات موجود در بررسی های هیدروژئولوژی هر محدوده تا حد زیادی مطابقت دارد. با تحلیل نتایج پیش بینی های انجام گرفته، در طی سال 1392 و 1396 افت تراز سطح آب زیرزمینی بر اساس بهترین و بهینه ترین روش های اعمال شده در دشت های مطالعاتی گناباد، سرخس مقداری ناچیز و قابل چشم پوشی در حدود 4، 7 و 5 متر است. در درون یابی دشت های استان، آبخوان دشت سرخس از دیگر محدوده مطالعاتی دقت بالاتری را از خود به نمایش گذاشت؛ علت این اتفاق چیدمان صحیح ایستگاه های نمونه برداری و چگالی مناسب نقاط در نمونه برداری از دشت مذکور بود.
کلید واژگان: آب های زیرزمینی, اعتبارسنجی روش ها, درون یابی تیسن, دشت گناباد و سرخسIntroductionIn many geographical and scientific phenomena such as hydrology and meteorology, where sampling is costly, observations are often sparse and pointwise. Selecting an appropriate interpolation method is crucial for water resource management, as it significantly impacts accuracy and cost reduction. Interpolation, utilized across various sciences, primarily aims to predict unknown values through a range of mathematical and statistical models. Ensuring the interpolation method and its correctness saves money and increases the accuracy of decision making. In general, a method that provides an optimal solution in all phenomena and locations is not found. Considering the environmental conditions of the region various methods should be assessed to determine the most optimal approach.
Materials and methodsThe study area of Gonabad, with an area of 1805.6 km2, of which 1048.7 km2 are plains and the rest are highlands. In this research, the main goal is to evaluate the common methods of interpolation in the plains of Razavi Khorasan province. The plains of Gonabad and Sarakhs were studied due to their different hydrological and hydrogeological conditions; Also, in this review, inverse distance weighting (IDW) methods, kriging (simple, ordinary), cokriging, radial basis functions, and Thiessen's method were selected as interpolators for the study; and all these methods were evaluated by cross-validation.
Results and DiscussionIn the present study, two methods of interpolation, IDW and Kriging, produced much more appropriate estimates than the rest of the studied methods. In comparing these two methods, IDW, as a classic method, requires fewer parameters and is simpler to implement. However, since it does not take into account the arrangement of data and the correlation between them, it is less accurate than kriging. On the other hand, geostatistical methods such as kriging, while offering better accuracy, require statistical tests, data transfer, data distribution, and spatial structure analysis due to hypotheses such as normality of data. This complexity and time-consuming nature can lead to errors. In this study, to assess the groundwater level under different conditions, information from two months of the year was utilized in each time period as representative of wet (February) and dry (August) periods. Contrary to previous ideas, due to the dry climate and low rainfall in the plains of the province, no significant difference was observed between these two months. Contrary to previous assumptions, the dry climate and low rainfall in the plains resulted in no significant difference between these two months.
ConclusionApplying interpolation methods to two different time periods was conducted to investigate long-term decline. In the Gonabad Plain, the best methods were identified with RMSE values of 11.96, 14.02 and 14.49 meters for IDW, ordinary kriging and simple kriging, respectively Simple and ordinary kriging methods as well as IDW with RMSE values of 1.41, 1.58 and 11.83 m, respectively, were introduced in the Sarakhs Plain as the most optimal methods. In depicting the zoning of groundwater levels, as illustrated at the end of each plain by the aquifer map and changes in water level, it was found that height fluctuations corresponded to the information available in hydrogeological surveys of each region to a large extent. Analyzing the forecast results during the years 2012 to 2016, the decrease in groundwater level, based on the best and most optimal methods applied in the study plains of Gonabad and Sarakhs, amounted to a negligible four, seven, and five meters. In the province's plains, the Sarakhs Plain aquifer exhibited higher accuracy than others. This was attributed to the correct arrangement and density of sampling stations in this plain.
Keywords: Gonabad, Sarakhs Plains, Groundwater, Thisen Polygonalization, Validation Of Methods
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.