تاثیر تغییرات اقلیمی بر تغذیه آب زیرزمینی: بهینه سازی فرایندهای بازچرخانی فاضلاب با استفاده از مدل های عصبی مصنوعی (ANN) و MODFLOW

مدیریت کیفیت آب و بهینه سازی بازچرخانی فاضلاب، به ویژه در شرایط تغییر اقلیم، از چالش های مهم منابع آب زیرزمینی است. در این مطالعه، تغییرات پارامترهای کیفیت آب شامل pH، EC، BOD₅، COD و شاخص های میکروبی کلی فرم و E. coli در مرحله ذخیره سازی-بازیابی بازچرخانی فاضلاب، با استفاده از داده های یک آزمایش میدانی ۶۰روزه در آبخوان چالوس بررسی شد. این آزمایش شامل تزریق فاضلاب شهری و نمونه برداری منظم از کیفیت آب بود. همچنین، یک مدل پرسپترون چندلایه (MLP) با سه لایه پنهان توسعه داده شد و عملکرد آن با مدل عددی MODFLOW مقایسه گردید. شبکه عصبی با استفاده از ۷۰ درصد داده ها آموزش و با ۳۰ درصد باقی مانده اعتبارسنجی شد و با کاهش حدود ۲۰ درصدی خطای پیش بینی نسبت به MODFLOW، عملکرد بهتری نشان داد. برای ارزیابی اثر تغییر اقلیم بر رفتار آبخوان، شرایط اقلیمی دوره ۲۰۳۰ تا ۲۰۵۰ با استفاده از LARS-WG ۸ و مدل اقلیمی MRI-ESM۲-۰، به عنوان مناسب ترین مدل CMIP۶ گزارش شده در گزارش ششم IPCC، تحت سناریوهای SSP۱-۲.۶، SSP۲-۴.۵ و SSP۵-۸.۵ تولید شد. نتایج نشان داد تغذیه آبخوان بسته به سناریو ۱۳ تا ۲۵ درصد کاهش می یابد و تا سال ۲۰۵۰ افت سطح آب زیرزمینی حدود ۱/۱ تا ۱/۷ متر پیش بینی می شود. در شرایط بارگذاری ثابت آلاینده ها، این افت موجب افزایش ۱۵ تا ۲۸ درصدی غلظت BOD₅، COD، EC، کلی فرم و E. coli و در نتیجه کاهش قابل توجه کیفیت آب زیرزمینی خواهد شد؛ بنابراین، اجرای راهبردهای سازگار با تغییر اقلیم برای حفاظت از کیفیت آب زیرزمینی ضروری است.

کلیدواژه ها:

تغییر اقلیم ، تغذیه آب زیرزمینی ، کیفیت آب ، ANN ، MODFLOW ، SSP۱-۲.۶