پديد آورنده :
كمالي، شيما
عنوان :
تحليل خشكسالي سفره‌هاي آب زيرزميني با استفاده از اطلاعات تركيبي هيدرولوژيكي و هواشناسي به روش داده-محور
مقطع تحصيلي :
كارشناسي ارشد
گرايش تحصيلي :
مهندسي مديريت منابع آب
محل تحصيل :
اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان
صفحه شمار :
سيزده، 88ص.: مصور (رنگي)، جدول، نمودار
استاد راهنما :
كيوان اصغري
استاد مشاور :
آزاده احمدي
توصيفگر ها :
خشكسالي آب زيرزميني , ماشين بردار پشتيبان , الگوريتم گروهي ذرات , تغيير اقليم , آبخوان نجف آباد
استاد داور :
حميدرضا صفوي، رامتين معيني
تاريخ ورود اطلاعات :
1398/06/23
رشته تحصيلي :
مهندسي عمران
تاريخ ويرايش اطلاعات :
1398/06/23
چكيده فارسي :
چکیده در بیشتر مناطق دنیا منابع آب زیرزمینی به عنوان یک منبع برای مصارف عمومی و همچنین فعالیتهای کشاورزی به سرعت مورد بهرهبرداری قرار گرفته است این بدان معناست که واکنش آبهای زیرزمینی به خشکسالیها بیش از حد مهم شده است اگرچه آبهای زیرزمینی یکی از منابع مهم آبی در دنیا محسوب میشود اما در بسیاری از بررسیهای مربوط به خشکسالی مورد توجه قرار نمیگیرد کشور ایران در نواحی خشک و نیمهخشک قرار دارد و این موضوع سبب شده است که به طور طبیعی در آن سالهای با مقدار بارندگی کمتر از میانگین به مراتب بیشتر از سالهای با مقدار بارندگی بیشتر از میانگین باشد در چند دهه اخیر وقوع خشکسالیهای ممتد در کشور باعث افزایش بهرهبرداری از منابع آب زیرزمینی برای مصارف مختلف کشاورزی شهری و صنعتی شده است این مسئله تنش خشکی بر منابع آب زیرزمینی را در اکثر نقاط ایران تشدید کرده و افت سطح ایستابی سفرههای آب زیرزمینی را به همراه داشته است یکی از راههای شناخت دقیقتر این منابع بررسی و تحلیل رفتار این منابع آبی مهم نسبت به شاخصهای خشکسالی معرفی شده است هدف از انجام این پژوهش ابتدا تولید چند شاخص خشکسالی از جمله آبزیرزمینی و سپس بررسی تأثیر انواع خشکسالی و نیز تغییرات اقلیم بر وضعیت آبخوان نجفآباد واقع در حوضه زایندهرود با استفاده مستقیم از شاخصهای خشکسالی بوده است بدین منظور از مدل داده محور ماشین بردار پشتیبان SVM برای شبیهسازی آبخوان نجفآباد استفاده شد بهترین ترکیب از ورودیهای مدل به کمک آزمون گاما از میان شاخصهای خشکسالی هواشناسی هیدرولوژیکی و آب زیرزمینی انتخاب و خروجی مدل یکبار سطح ایستابی و بار دیگر حجم آبخوان در نظر گرفته شد پارامترهای مدل نیز با استفاده از الگوریتم گروهی ذرات PSO بهینه شدند همچنین به منظور غلبه بر مشکل بیشبرازش بررسی توانایی تعمیم مدل و نیز انتخاب بهترین سری زمانی از دادههای ورودی روش اعتبارسنجی متقابل با پنج زیرمجموعه 5 fold cross validation مورد استفاده قرار گرفت در نهایت به منظور بررسی عملکرد هر مدل از سه معیار میانگین درصد خطا APE ضریب تعیین 2 R و جذر مربعات خطا RMSE استفاده و نتایج با یکدیگر مقایسه شد ضریب تعیین بین خروجی مدل SVM و مقادیر مشاهدهای در هر سه دوره آموزش اعتبارسنجی و آزمون و برای هر دو حالت بیش از 09 درصد بوده است که نشان دهنده دقت باالی هر دو مدل توسعه داده شده میباشد پس از انتخاب بهترین مدل مدل با خروجی حجم آبخوان به بررسی اثرات تغییر اقلیم بر وضعیت آب زیرزمینی آبخوان نجفآباد با استفاده از پنج مدل گردش عمومی و دو سناریو 5 4 RCP و 5 8 RCP پرداخته شد بدین منظور مدلهای گردش عمومی به کمک مدل SVM ریز مقیاس شده و با استفاده از مدل شبیهساز انتخاب شده حجم آبخوان از سال 7102 تا سال 0502 پیشبینی شد پس از محاسبه و مقایسه تغییرات بارش دما و حجم آبخوان در سالهای آتی به دلیل خطای باالی مدلهای گردش عمومی در پیشبینی بارش روند مشخصی در دادههای بارش مشاهده نشد همچنین بین بارش و حجم آبخوان نیز رابطه معناداری وجود نداشت با وجود رابطه معنادار بین دما و حجم آبخوان حجم آبخوان تحت تأثیر دو سناریو اقلیمی در مقایسه با دوره مشاهداتی تغییر زیادی نداشته است به طوری که تحت تأثیر دو سناریو 5 4 RCP و 5 8 RCP حجم آبخوان به ترتیب 94 0 و 90 2 درصد نسبت به دوره مشاهداتی تغییر داشته است در نتیجه در زیرحوضه نجفآباد تغییرات اقلیم در سالهای آینده تأثیرات بهسزایی بر وضعیت آبخوان نخواهند داشت در نتیجه الزم است در سالهای آینده عوامل انسانی از جمله برداشت از آبخوان بیشتر مورد مطالعه قرار گیرد و تأثیرات آن بر وضعیت منابع آب زیرزمینی بررسی شود کلمات کلیدی خشکسالی آب زیرزمینی ماشین بردار پشتیبان الگوریتم گروهی ذرات تغییر اقلیم آبخوان نجفآباد
چكيده انگليسي :
Groundwater Drought Analysis using combined Hydrological and Climatological Information by data driven method Shima Kamali shima kamali@cv iut ac ir Civil Engineering Department Isfahan University of Technology 84156 83111 Isfahan Iran Degree M Sc Language Farsi Supervisor Dr Keyvan Asghari kasghari@cc iut ac irAbstractGroundwater as an important sources of water have been rapidly exploited in most parts of the worldfor domestic and agricultural consumptions thus groundwater depletion in response to droughts hasbecome increasingly important Although groundwater is one of the most important water resources inmost part of the world it has not been considered in many drought studies except the last decade Iranis located in arid and semi arid regions resulted in years with less than average rainfall In last twodecades continuous droughts in Iran have increased the groundwater exploitation for variousagricultural urban and industrial uses This has exacerbated the drought stress on groundwater resourcesin most parts of Iran and has caused groundwater level to drop significantly Analysis and study of theeffect of drought on groundwater using drought indices is one way of measuring the extend ofconsequences and building a tool for future prediction The purpose of this study was to investigate the impact of different types of drought and climate changeon the Najafabad aquifer located in Zayanderood basin using drought indices directly For this purpose the data driven support vector machine SVM was used to simulate the Najafabad aquifer The bestcombination of model inputs was selected by gamma test from meteorological hydrological andgroundwater drought indices The model output was selected either the groundwater level or thegroundwater volume Model input parameters were also optimized using particle swarm optimization PSO In order to check the generalization ability of the model and to select the appropriate input vectorfor time series a five folded cross validation method was employed Finally model s performance wasevaluated using the average percentage error APE coefficient of determination R2 and root meansquare error RMSE Based on results for both models the coefficient of determination between thesimulation output and the observed values was more than 90 in training validation and test steps indicating reliable accuracy of the results After selecting the best model model with groundwatervolume as the output the effects of climate change on the Najafabad aquifer were investigated usingfive general circulation models GCMs under two RCP4 5 and RCP8 5 scenarios For this purpose GCMs were downscaled using SVM in which the groundwater volume was predicted from 2017 to2050 using the selected simulation model After calculating and comparing the precipitation temperature and groundwater volume changes from 2017 to 2050 no significant trend was observed inprecipitation data due to GCMs low accuracy in precipitation prediction There was also no significantrelation between precipitation and groundwater volume Despite the significant relation betweentemperature and groundwater volume the volume under two climatic scenarios did not changesignificantly compared to the observed period Therefore the groundwater volume under two scenariosRCP4 5 and RCP8 5 has changed 0 49 and 2 09 respectively compared to the observed period As a result climate changes will not have a significant effect on the Najafabad aquifer in the future Itis suggested that human factors including aquifer exploitation need to be further studied and its effectson the groundwater resources should be investigated Keywords Groundwater Drought Support Vector Machine Climate Change NajafabadAquifer
استاد راهنما :
كيوان اصغري
استاد مشاور :
آزاده احمدي
استاد داور :
حميدرضا صفوي، رامتين معيني
