پیش بینی سری های زمانی کیفیت آب رودخانه سفیدرود با استفاده از مدل های خطی تصادفی

پیش­بینی کیفیت آب رودخانه­ها به منظور مدیریت مناسب حوضه آنها ضروری است، تا بتوان برای کنترل مقدار آلاینده­ها و رساندن آنها به حد مجاز گام­هایی برداشت.  در مقاله حاضر، قابلیت پیش­بینی سری­های زمانی پارامترهای هدایت الکتریکی و کلر ایستگاه آستانه از رودخانه سفیدرود با استفاده از مدل­های خطی تصادفی بررسی شده است.  به منظور پیش­بینی فصلی سری­های زمانی پارامترهای مذکور، از مدل خودهمبسته میانگین متحرک فصلی انباشته (SARIMA) استفاده شد.  برای برازش این مدل از سری­های زمانی بین سال­های ۱۳۷۰ تا ۱۳۸۱، و به منظور صحت سنجی مدل از داده­های سال­های ۱۳۸۲ تا ۱۳۸۴ استفاده شد.  ابتدا روند و ایستایی سری­های زمانی هدایت الکتریکی و کلر به ترتیب با آزمون­های من-کندال بررسی و پس از آن الگوهای فصلی ۱۲ ماهه پس از تفاضل­گیری مرتبه اول حذف شد.  مدل سازی یک سری زمانی به طور کلی شامل سه مرحله است: شناسایی مدل، برآورد پارامترهای مدل، و کنترل تشخیصی.  در مرحله شناسایی، با استفاده از توابع خودهمبسته و خودهمبسته جزئی مدل­های مختلف SARIMA شناسایی و مدلی که کمترین مقدار ضریب آکائیک را داشت به عنوان بهترین مدل برازش داده شده انتخاب شد.  پارامترهای مدل با استفاده از روش تخمین حداقل مربعات باقیمانده­ها برآورد شد.  در مرحله کنترل تشخیصی، مشاهده شد که باقیماندهء­ مدل­ها مستقل، همسان ­واریانس و دارای توزیع نرمال است.  سری­های زمانی هدایت الکتریکی و کلر برای سال­های ۱۳۸۲ تا ۱۳۸۴ توسط مدل­های انتخاب شده پیش­بینی شد.  به منظور صحت­سنجی مدل، میانگین و واریانس داده­های مشاهده­ای و پیش­بینی شده مقایسه شدند و اختلاف معنی­داری بین آنها مشاهده نشد.  ریشه خطای مربعات متوسط برای پارامترهای هدایت الکتریکی و کلر به ترتیب برابر ۹/۲۷۸ و ۲۲/۲ برآورد شد.  به این ترتیب با اطمینان بالا می­توان روشمدل­سازی SARIMA را برای پیش­بینی مقادیر هدایت الکتریکی و غلظت کلر در ایستگاه آستانه از رودخانه سفیدرود پیشنهاد کرد.

کلیدواژه ها:

Electrical conductivity ، Mann-Kendall ، SARIMA ، time series