پیش‌بینی هدایت‌الکتریکی آب زیرزمینی با استفاده از روش سیستم استنتاج عصبی- فازی تطبیقی( ANFIS) مطالعه موردی: دشت‌های آذرشهر، عجب شیرو مراغه

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی معدن(اکتشاف)، دانشگاه ارومیه

2 دانشجوی دکتری مهندسی معدن( اکتشاف)، دانشگاه ارومیه

3 عضو هیئت علمی گروه مهندسی معدن، دانشگاه ارومیه

چکیده

هدف از این مطالعه بررسی هدایت‌الکتریکی آب زیرزمینی ناشی از پارامتر‌های فیزیکی و شیمیایی آب با استفاده از روش ANFIS-FCM در محدوده‌های مطالعاتی آذرشهر، عجب شیر و مراغه حوضه‌ آبریز دریاچه ارومیه می‌باشد. جهت دست‌یابی به این هدف، 82 نمونه آب از چاه و چشمه‌های دشت‌ها برداشت و داده‌ها در آزمایشگاه مورد آنالیز شیمیایی قرار گرفت. آماره‌های توصیفی داده‌ها و ماتریس همبستگی پارامترهای مورد مطالعه با استفاده از نرم افزار SPSS بدست آمد. با تشکیل ماتریس همبستگی، مشخص گردید که چهار پارامتر شوری (Salinity)، اکسیژن محلول (DO) ، کل مواد جامد محلول (TDS) وpH ، نسبت به سایر پارامترهای موجود، بیشترین همبستگی را با هدایت الکتریکی (EC) دارند. بنابراین ورودی‌های مدل شامل چهار پارامتر نامبرده و خروجی نیز با توجه به هدف تحقیق، هدایت‌الکتریکی انتخاب شد. داده‌ها پس از استاندارد‌سازی، وارد محیط متلب شده و با استفاده از روش ANFIS-FCM ، هدایت‌الکتریکی آب زیرزمینی پیش‌بینی گردید. در این روش 80 درصد داده‌ها (66 نمونه) برای مجموعه داده آموزش و 20 درصد داده‌ها (16نمونه) برای مجموعه داده آزمون به طور تصادفی انتخاب شدند. برای مجموعه داده آموزش مدل ANFIS-FCM مقادیر R2 ، RMSE و VAF به ترتیب 9999/0 ، 0032399/0 و 99993/0 بدست آمدند و همچنین برای مجموعه داده آزمون مدل ANFIS-FCM مقادیر R2 ، RMSE و VAF به ترتیب 9998/0 ، 0029949/0 و 99972/0 حاصل گردید. با استفاده از نتایج به دست آمده از این مدل، مشخص شد که هدایت‌الکتریکی تخمین زده شده در محدوده‌های مورد بررسی از دقتی بسیار خوب و همبستگی بالایی نسبت به مقادیر اندازه‌گیری شده برخوردار بوده است. در نتیجه روش هوشمند ANFIS-FCM روشی موثر، کارآمد و دقیق جهت تخمین پارامترهای فیزیکی و شیمیایی آب می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Predicting the electrical conductivity of groundwater using the adaptive neuro-fuzzy inference system method (ANFIS) (Case Study: Azarshahr, Ajabshir and Maragheh Plains)

نویسندگان [English]

  • Hosnie Nazari 1
  • Behnam Taghavi 2
  • Farnusch Hajizadeh 3
1 PhD student in mine engineering (exploration) - Urmia University
2 PhD student in Mining Engineering (Exploration), Urmia University
3 Faculty member of Mining Engineering Department, Urmia University
چکیده [English]

The aim of this study was to investigate the electrical conductivity of groundwater due to physical and chemical parameters of water using ANFIS-FCM method in Azarshahr, Ajabshir and Maragheh study areas of Urmia Lake catchment area. To achieve this goal, 82 water samples were taken from wells and springs in the plains and the data were chemically analyzed in the laboratory. Descriptive statistical data and correlation matrix of the studied parameters were obtained using SPSS software. By forming the correlation matrix, it was found that the four salinity parameters, soluble oxygen (DO), total soluble solids (TDS) and pH, have the highest correlation with electrical conductivity (EC) compared to other existing parameters. Therefore, the inputs of the model included the four mentioned parameters and the output was selected according to the purpose of the research, electrical conductivity. After standardization, the data entered the MATLAB environment and using ANFIS-FCM method, the electrical conductivity of groundwater was predicted. In this method, 80% of the data (66 samples) were randomly selected for the training data set and 20% of the data (16 samples) were randomly selected for the test data set. For ANFIS-FCM training data set, R2, RMSE and VAF values were 0.9999, 0.0032399 and 0.99993, respectively, and also for ANFIS-FCM test data set, R2, RMSE and VAF values were 0.9998, respectively, 0.0029949 and 0.99972 were obtained. Using the results of this model, it was found that the estimated electrical conductivity in the studied areas had a very good accuracy and high correlation with the measured values. As a result, the ANFIS-FCM intelligent method is an effective, efficient and accurate way to estimate the physical and chemical parameters of water.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Electrical Conductivity
  • ANFIS-FCM
  • Groundwater
  • Urmia Lake Basin

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از تاریخ 06 دی 1399
  • تاریخ دریافت: 12 شهریور 1399
  • تاریخ بازنگری: 10 آذر 1399
  • تاریخ پذیرش: 06 دی 1399