بررسی و تخمین روند تغییرات زمانی مقادیر ماهانه پارامترهای کیفی آب رودخانه مارون با استفاده از شبکه پرسپترون چند لایه و رگرسیون چند متغیره در پارامترهای کیفی

این تحقیق با هدف برآورد داده­های گمشده کیفیت آب و تکمیل پایگاه داده­های کیفی آب در استان خوزستان، تحلیل روندِ تغییرات 13 پارامتر کیفی آب رودخانه مارون، ارزیابی کارایی مدل­های رگرسونی و شبکه عصبی مصنوعی در برآورد پارامترهای کیفی، بررسی اثرات خود همبستگی بر نتایج آزمون­های ناپارامتری در تعیین روندِ تغییرات پارامترهای کیفی آب و تحلیل رابطه بین دبی رودخانه و پارامترهای کیفی آب در ماه­های مختلف و تعیین پارامترهای حساس به کاهش دبی و خشکسالی انجام گرفت.

در این تحقیق با استفاده از رگرسیون چند متغیره و دو شبکه پرسپترون چند لایه (MLP) و توابع پایه شعاعی (RBF)، اقدام به تخمین داده­های گمشده در 13 پارامتر کیفی آب در حوضه رودخانه مارون گردید. سپس با بکارگیری شبکه­های عصبی و استفاده از داده­های ایستگاه­های بالادست، پارامترهای کیفی آب در ایستگاه پایین دست برآورد شد. نهایتاً روند تغییرات زمانی در سری­های ماهانه پارامترهای کیفی با استفاده از آزمون­های ناپارامتری من-کندال و سِن و پارامتری رگرسیون خطی طی سال­های 1368 تا 1390 مورد ارزیابی قرار گرفت.

  ارزیابی نتایج تخمین داده­های گمشده کیفیت آب نشان داد که در تمامی ایستگاه­ها بهترین برآوردهای شبکه MLP مربوط به پارامترهای pH و سختی و با استفاده از شبکه RBF مربوط سختی و هدایت الکتریکی می­باشد. در حالی که، بدترین برآوردها با استفاده از هر دو شبکه مربوط به پارامتر کدورت است. بررسی­های صورت گرفته برای ارزیابی روابط رگرسیونی ارائه شده برای تخمین داده­های گمشده کیفیت آب حاکی از آن است که بهترین کارایی مربوط به روابط رگرسیونی پارامترهای هدایت الکتریکی و کلر می­باشد. اما استفاده از روابط رگرسیونی ارائه شده برای تخمین کدورت، پتاسیم و دمای آب توصیه نمی­گردد. مقایسه نتایج روش­های بکار رفته نشان­دهنده آن است که شبکه MLP بهترین مدل جهت تخمین داده­های گمشده کیفیت آب رودخانه مارون است.

•   برآورد پارامترهای کیفی آب با داده­های ایستگاه­های بالادست نشان داد که بهترین برآوردها با شبکه­های MLP و RBF مربوط به پارامترهای pH، بی­کربنات و TDS می­باشد. تحلیل روند تغییرات پارامترهای کیفی نشان داد که روندهای معنی­دار در سری­های ماهانه اغلب پارامترهای مورد بررسی وجود دارد. بیشترین تعداد روندهای معنی­دار در ایستگاه­های تنگ تکاب و بهبهان در پارامترهای کدورت و کلسیم، در ایستگاه مشراگه در پارامترهای کلسیم و منیزیم، در ایستگاه گرگر در پارامتر سولفات و در ایستگاه شادگان در پارامترهای سختی و سولفات مشاهده گردید.