استفاده از تکنیک های داده کاوی در ارزیابی آسیب پذیری منابع آب زیرزمینی در راستای مدیریت جامع منابع آب

مدیریت منابع طبیعی به خصوص منابع آب از دیرباز محور توجه و تصمیم گیری مدیران در جوامع مختلف بوده است. با افزایش جمعیت و توسعه بخش های مختلف کشاورزی و صنعت که نیاز روز افزون به منابع آب را نیز به دنبال داشت، ناپایداری هایی را در مدیریت سنتی منابع آب ایجاد نمود. بخش عمده ای از عدم تعادل در منابع آب، ناشی از چرخه آب شناسی و محدودیت طبیعی منابع آب بوده و بخش دیگر تأثیرگذاری اقدامات و فعالیت های انسانی بر روی منابع آب است که جملگی زمینه ساز چالش های سنگینی در امر بهره گیری از منابع آب شیرین به ویژه منابع آب زیرزمینی گشته است. از طرف دیگر تصمیم گیرندگان در این بخش با حجم بسیار زیادی از داده های جمع آوری شده با خصوصیات بسیار متنوع و با روابط پیچیده در بین آن ها مواجه هستند که آنالیز و مدیریت آن ها به وسیله تجزیه و تحلیل های تجربی و آماری، امری دشوار و در بسیاری از حوضه ها عملاً ناممکن می باشد. داده-کاوی یک فناوری توانمند در مدیریت و سازماندهی اطلاعات با حجم بالا می باشد. در واقع داده کاوی، مجموعه ای از فنون است که ورای داده پردازی معمولی بوده و به استخراج دانش های سودمند که در انبوه داده ها مخفی و پنهان است، کمک می کند. در این پایان نامه، از دو تکنیک داده کاوی رگرسیون و درخت تصمیم در جهت مسائل مطروح در زمینه مدیریت منابع آب استفاده شد. مطالعات در دو بخش انجام شد. ابتدا برای شناخت بهتر تکنیک های داده کاوی، از پایگاه اطلاعاتی ایستگاه سینوپتیک اصفهان برای تخمین مقدار رطوبت نسبی استفاده گردید. رطوبت نسبی یکی از پارامترهای مهم در بحث کیفیت هوا و از پارامترهای مهم هواشناسی است که تأثیر بسزایی در شاخص های مختلف هواشناسی دارد. داده های جمع آوری شده در این بخش، اطلاعات هواشناسی ایستگاه سینوپتیک اصفهان از سال 1990 تا 2005 می باشد. همچنین در ادامه به بخش اصلی تحقیق یعنی بررسی رفتار منابع آب زیرزمینی نسبت به سیاست های مختلف عرضه و تقاضا جهت تشخیص شرایط و عوامل آسیب پذیری این منابع ارزشمند و کلیدی پرداخته شد. در این بخش، اطلاعات بخشی از حوضه آبریز زاینده رود شامل آبخوان نجف آباد، به صورت موردی برای مطالعه در این پایان نامه مد نظر قرار گرفت . در این قسمت تلاش شد که بر اساس یک مدل مفهومی ساده به شناخت رفتار آبخوان نسبت به سیاست های مختلف عرضه و تقاضا و کشف دانش های سودمند در این خصوص برای مدیران پرداخته شود. برای تهیه پایگاه اطلاعاتی دوم پیش پردازش های مختلفی انجام پذیرفت. در بخش نخست به منظور تخمین مقدار رطوبت نسبی، مدل های متنوعی توسعه داده شد که دقت بهترین مدل تا 94 درصد بدست آمد و در نهایت مدلی با دقت 92.1% و با استفاده از پارامترهای ورودی (یعنی فشار بخار آب اشباع، بارندگی، نقطه شبنم، دمای تر و دید افقی) متنوع تر از روش متعارف محاسباتی سایکرومتریک توسعه داده شد. در بخش دوم نیز، مدل های گوناگونی با توجه به سناریوها و فرضیات مختلف توسعه یافت. مدل های توسعه داده شده برای پیش بینی رفتار متوسط آبخوان، در بهترین حالت تا 72% پیش بینی را انجام دادند، در حالیکه دقت مدل های مربوط به پیش بینی به صورت کاملا مجزا رفتار آبخوان در پیزومترهای مختلف بالای 80 درصد بدست آمد. . این تفاوت معنادار در دقت مدل ها نشان از تفاوت در پاسخ قسمت های مختلف سیستم نسبت به سیاست-های مختلف عرضه و تقاضا می باشد. در ادامه نتایج به بررسی و تفسیر مستقیم درخت های تصمیم توسعه یافته شده جهت شناخت دانش های سودمند پرداخته شد. نتایج گویای رفتار کاملا متفاوت آبخوان در دو بخش از سال می باشد. در بخش نخست که از اسفندماه شروع و تا مردادماه ادامه دارد، افزایش قابل توجه مصرف نقشی اساسی در رفتار آبخوان دارد و در اکثر اوقات افت در آبخوان مشاهده می شود. سیاست عرضه از سد زاینده رود نقشی اساسی در تشدید اثرات بر روی آبخوان در این بخش از سال ایفا می کند. همچنین در 4 ماه آخر این بخش از سال، میزان اختلاف مصرف و عرضه باعث تشدید قابل توجه افت در آبخوان می گردد. عدم اطلاع رسانی و تطبیق کشاورزان با شرایط عرضه، خود باعث تشدید افت بویژه در آغاز دوره مصرف و در شرایط خوب عرضه گشته است. در بخش دوم از سال که از شهریورماه آغاز و تا بهمن ماه ادامه دارد، کاهش مصرف و افزایش عرضه طبیعی منابع آب از ویژگی های این بخش از سال می باشد و به طور متوسط در این 6 ماه از سال بالاآمدگی در آبخوان اتفاق می افتد. در این بخش از سال، سیاست بهبود و بازسازی شرایط آبخوان در دوره مصرف از مهمترین سیاست ها می باشد. در بخش آخر این تحقیق، اشاره ای مختصر به نحوه نمایش دانش های بدست آمده برای مدیران در قالب جداول دانش پرداخته شده است.