تخمین عددی شاخص کیفی آب شرب با استفاده از روش های درختی و رویکردهای ترکیبی موجک و تحلیل مولفه اصلی

آگاهی از کیفیت آب، یکی از نیازهای مهم در برنامه ریزی، توسعه و حفاظت از منابع آب برای مصارف مختلف از جمله شرب به شمار می رود. استفاده از روش های مدرن داده کاوی، می تواند رویکرد مناسبی برای پیش بینی و طبقه بندی کیفیت آب باشد. در پژوهش حاضر، برای محاسبه شاخص کیفی آب شرب از پارامترهای شیمیایی شامل سختی کل، قلیائیت، هدایت الکتریکی، کل مواد جامد محلول، کلسیم، سدیم، منیزیم، پتاسیم، کلر، کربنات، بی­کربنات و سولفات ایستگاه هیدرومتری باغ کلایه استان قزوین، در دوره آماری ۲۳ ساله (۱۹۹۸-۲۰۲۰) استفاده شد. روش درخت تصادفی برای تخمین و مدل سازی مقادیر عددی شاخص کیفی آب شرب براساس ترکیب های مختلفی از پارامترهای شیمیایی به کار برده شد. ماتریس همبستگی و الگوریتم رلیف، مبنای انتخاب ترکیب های مختلفی از پارامترهای شیمیایی به عنوان ورودی روش های داده کاوی در قالب سناریوهای مختلف در نظر گرفته شدند. در جهت بهبود نتایج تخمین عددی شاخص کیفی آب شرب، از رویکرد های تبدیل موجک، دسته بندی مدل ها و تحلیل مولفه اصلی استفاده شد. بررسی نتایج نشان داد که ترکیب ۳ روش تحلیل مولفه اصلی (با در نظر گرفتن ۳ عامل اصلی)، رویکرد پیش پردازش Bagging و درخت تصادفی، با ضریب همبستگی برابر با ۹۸/۰، ریشه میانگین مربعات خطا برابر با ۱۷/۲، میانگین خطای قدر مطلق برابر با ۵۲/۱ و ضریب ویلموت اصلاح شده برابر با ۹۷/۰ می تواند دقت بالایی در تخمین مقادیر عددی شاخص کیفی آب شرب داشته باشد. براساس نتایج کلی به دست آمده، در صورت کمبود نمونه های آزمایشگاهی و یا عدم دسترسی به تمام پارامترهای شیمیایی، روش های معرفی شده در این مطالعه، به علت دقت بالا جهت تخمین شاخص کیفی آب شرب قابل توصیه خواهند بود.

کلیدواژه ها:

الگوریتم رلیف ، تبدیل موجک ، تحلیل مولفه اصلی ، رویکرد پیش پردازش Bagging ، ضریب ویلموت اصلاح شده