کارایی فرامدل های شبیه ساز بیان ژن و شبکه عصبی-فازی در مدلسازی هیدروگراف معرف آبخوان

با توجه به کاهش نزولات جوی و خشکسالی سال های اخیر و در نتیجه کمبود آب در پهنه وسیعی از کشور و افزایش میزان تقاضا برای مصارف مختلف، مدیریت منابع آب های سطحی و زیرزمینی از اهمیت و حساسیت بسیار زیادی برخوردار است. آب های زیرزمینی در بسیاری از کشورها از جمله ایران، یکی از منابع اصلی تامین آب برای مصارف شرب، صنعت و کشاورزی می باشد. استفاده از این منبع همواره به عنوان گزینه ای در کنار آب های سطحی مطرح بوده است، البته در بسیاری از کشورهای خشک جهان از جمله ایران اصلی ترین منبع تامین آب، ذخایر آب زیرزمینی است. اکثر مطالعات انجام شده مربوط به پیش بینی در زمینه آب های زیرزمینی مربوط به پیش بینی سطح ایستابی است و کمتر به هیدروگراف معرف آبخوان توجه شده است. لذا هدف از این مطالعه در ابتدا مدل سازی هیدروگراف معرف آبخوان با استفاده از فرا مدل شبیه ساز عصبی-فازی است و سپس مقایسه نتیجه با مدل سازی به روش فرا مدل شبیه ساز بیان ژن است که هردو مدل برای اولین بار در این مطالعه برای این هدف مورد استفاده قرار گرفته است و سوال اساسی این تحقیق این است، آیا مدل های بر مبنای عملکرد فازی، که در اکثر مطالعاتی که کمبود داده و اطلاعات داریم جواب نسبتا قابل قبولی می دهند، می توانند در این مطالعه موردی نیز عملکرد بهتری نسبت به فرامدل شبیه ساز بیان ژن، که در اکثر مطالعات اخیر عملکرد خوبی از خود نشان داده است، داشته باشد. محدوده مطالعاتی، دشت لور- اندیمشک، قسمتی از دشت دزفول-اندیمشک است. در منطقه ی دشت لور - اندیمشک، 8 حلقه پیزومتر که پراکنش نسبتا خوبی در منطقه دارد، شبکه ی پیزومتری دشت را تشکیل می دهد. برای انجام این مطالعه با استفاده از مختصات جغرافیایی هرپیزومتر و اطلاعات آماری ماهانه مربوط به سطح 8 پیزومترآبخوان دشت لور-اندیمشک، برای 5 سال آبی (89-88 تا 93-92) و با استفاده از روش تسین در محیط GIS، میانگین وزنی هر پیزومتر بدست آمد و سری زمانی تراز آب زیرزمینی دشت که بیانگر هیدروگراف معرف آبخوان منطقه مورد مطالعه است، محاسبه گردید . سپس با استفاده از فرا مدل شبیه ساز عصبی-فازی و فرا مدل شبیه ساز بیان ژن هیدروگراف معرف آبخوان مدل سازی شد و نتایج با هم مقایسه گردید. با مقایسه فرامدل شبیه ساز عصبی- فازی و فرامدل شبیه ساز بیان ژن مشاهده می شود که در مرحله آموزش ضریب تبیین فرامدل شبیه ساز عصبی- فازی از ضریب تبیین فرامدل شبیه ساز بیان ژن بیشتر می باشد. ولی در مرحله تست ضریب تبیین فرامدل شبیه ساز بیان ژن از ضریب تبیین فرامدل شبیه ساز عصبی- فازی بیشتر می باشد. از طرفی با توجه به پارامتر جذر میانگین مربعات خطا، مشاهده می شود که فرامدل شبیه ساز عصبی- فازی دارای جذر میانگین مربعات خطای کمتری در مرحله تست بوده است. بر اساس معیار OI که هرچه مقادیر به یک نزدیک تر باشد مدل عملکرد بهتری دارد، مشاهده می شود که فرامدل شبیه ساز بیان ژن با اختلاف کمی دارای معیار OI بیشتری نسبت به فرامدل شبیه ساز عصبی-فازی بوده است و می توان با مشاهده مقادیر جدول به این نتیجه رسید که عملکرد فرا مدل شبیه ساز بیان ژن بهتر از فرامدل شبیه ساز عصبی-فازی است و در شرایط کمبود داده و اطلاعات برای مدل سازی هیدروگراف معرف آبخوان با استفاده از مدل های مفهومی همچون مادفلو، فرامدل شبیه ساز بیان ژن می تواند جایگزین مناسبی باشد.

کلیدواژه ها:

فرامدل شبیه ساز بیان ژن ، فرامدل شبیه ساز عصبی فازی ، مدل سازی ، هیدروگراف معرف آبخوان