ترويجي محاسبات نرم ـ نشريه علمي

93ـ82/ صفحة 39ستان بهار و تابم/ پنجشمارة

29/10/92دريافت مقاله:

7/9/93پذيرش مقاله:

عصبي ةسطح ايستابي در روزهاي مختلف سال با استفاده از شبكتخمين ارتفاع

موردي: دشت بهبهان ةمطالع ؛مصنوعي شعاعي

*1،سعيد سلطاني محمدي

4محمدامين كربال 3،سجاد محمدي 2،كميثم ل

1 گروه آموزشي مهندسي معدن، دانشكده فني و مهندسي، دانشگاه كاشاناستاديار،

saeedsoltani@kashanu.ac.ir 2 دانشجوي كارشناسي ارشد مكانيك سنگ، دانشكده مهندسي معدن، دانشگاه صنعتي اصفهانكارشناسي ارشد،

meysam_lak@yahoo.com 3 دانشجوي كارشناسي ارشد استخراج معدن، دانشكده مهندسي معدن، نفت و ژئوفيزيك، دانشگاه صنعتي شاهروداسي ارشد، كارشن

sadjadmohammadi@yahoo.com و پژوهشي صنعت آب و برق خوزستان مدير دفتر پژوهش و فناوري، محتمع عالي آموزشي 4

mkarbala@gmail.com

هاي عمراني، آگـاهي از سـطح هاي آب زيرزميني و انجام پروژه ريزي برداشت از سفره رهاي برنامهترين ابزا از مهميكي : چكيده

هـاي پيزومتريـك در چاه وسيلة ت. عموماً سطح ايستابي بهتراز آن اس ترسي به نقشة خطوط همايستابي نقاط مختلف منطقه و دس

ها ناتواني در تخمين سطح ايستابي منطقه در وديت اين روشآيد. محد مي دست بههاي مختلف تخمين منطقه و استفاده از روش

گيري سـطح ايسـتابي، شـبكه عصبي و وارد كردن بعد زمان اندازه شبكة ةوسيل به ،روزهاي مختلف سال است. در اين پژوهش

ـ تراز همهاي براي تخمين نقشه 2277 از ،ورسطح آب زيرزميني در روزهاي مختلف سال آموزش داده شده است. براي اين منظ

از استفاده شـده اسـت. شود، مي 1385تا 1370هاي اطالعات سطح ايستابي در دشت بهبهان براي سال سري داده كه مربوط به

ـ 99/0مقدار ضريب همبستگي براي آزمون شبكه در نظر گرفته شده است. 20%براي آموزش و 80%اين مقدار داده ادير بين مق

خطوط ةنقش ،اين شبكهبراساس . در پايان ستها خوب آنار يانطباق بس آموزش داده شده، بيانگر ةواقعي با مقادير تخميني شبك

ترسيم شده است. هستند، 1384كه هر كدام در يك فصل از سال روز مختلف 4سطح ايستابي در دشت بهبهان براي تراز هم

.عصبي مصنوعي شعاعي، دشت بهبهان ز، شبكةترا ايستابي، نقشة خطوط هم آب زيرزميني، سطح سفرةكليدي: هاي واژه

Dow

nloa

ded

from

scj

.kas

hanu

.ac.

ir at

23:

41 +

0330

on

Mon

day

Oct

ober

12t

h 20

20

Dow

nloa

ded

from

scj

.kas

hanu

.ac.

ir at

23:

41 +

0330

on

Mon

day

Oct

ober

12t

h 20

20

83 تخمين ارتفاع سطح ايستابي در روزهاي مختلف سال با استفاده از...

مقدمه .1

و كيدرولوژيـ ه، يمـ ياقل يرهـا يمتغ يمكـان راتييتغشناخت

ـ يهـا تيـ فعالاز ياريبسـ ازيـ ن شيپ كيلوژژئودرويه ، يعمران

نيتـر معمول. است يعيطبو منابع يكشاورزمنابع آب، توسعة

ــردآوري ــع گ ــا دادهمنب ــياقل يه ــا آب، يم و آب يســطح يه

محـدود هـا آنبرداشت است كه تعـداد يها ستگاهيا ينيرزميز

قرائـت و ژهيـ و و به سيسأتمربوط به لمسائبوده و همواره با

شـبكه ةنيبه يالگو قيدق يطراح الزمة. است رو روبه يبان دهيد

از يآگـاه ،يزومتـر يپو يدرومتريهو يهواشناس يها ستگاهيا

.اسـت د مطالعه مور ةمورد نظر در تمام نقاط منطق ريمتغمقدار

يهـا جنبـه مختلـف از جملـه يهـا جنبـه ةواسـط كه بـه جاآناز

ــاد ــتعب، ياقتص ــتگاهيا ةي ــا س ــ يه ــه، يهواشناس و يدرومتري

نيبنابرا ؛نيست ريپذ منطقه امكان كينقاط يتمامدر يزومتريپ

ـ ادر يابي انيم يها روش ـ كـاربرد ،نـه يزم ني داشـته و يفراوان

چـه چنانكـه انـد هكرد انيب ]3و 2مراجع [. ]1[ ندا شده هيتوص

ـ انيم يها كيتكنباشد، اديز ها داده يريگ اندازهتراكم نقاط يابي

تـراكم كـه يزمـان . اما شوند يم يواقعبه نسبت جينتامنجر به

و ياقتصـاد يهـا جنبـه واسـطة بـه هـا داده يريـ گ انـدازه نقاط

ـ زيف اتيخصوص ، اثـرات مربـوط بـه شـود يمـ كمتـر يوگرافي

ـ ا. در دگـرد يمـ مشـهودتر يابي انيمدر روش هيپا اتيفرض ني

و در نظر گـرفتن تر مناسبيابي ميان يها روشانتخاب ،حالت

ـ تيـ اهم هـا آن يپارامترهـا يبـرا مقدار مناسب ـ پ يفراوان داي

.]3و 2[ كند يم

ينيرزميزسطح آب ينيب شيپ براي ياديز يها مدلتاكنون

ـ ها مدل نيا. از جمله شده استبرده كار به يسـر بـه تـوان يم

، روش عكس مجذور فاصله و يكيزيف يها مدل، يتجرب يزمان

يزمـان يسر. از مدل ]6-4[ زمين آماري اشاره كرد يها روش

ينـ يرزميزسطح آب يساز مدل يبرا يا گستردهطور به ،يتجرب

ستميس كي يكيناميدكه رفتار يهنگام يولاستفاده شده است،

شـده ادي يها مدل، كند يم رييتغبا گذشت زمان يكيدرولوژيه

و ندارنـد يكـاف ييتوانـا منـابع آب يپارامترها ينيب شيپ يبرا

يهـا مـدل ،گـر يد. از طـرف ]7و 6[ سـتند ين يمناسب يها مدل

روابـط بـين اطالعـات زيـادي دربـارة در عمل به زين يكيزيف

بــر تغييــرات ســطح آب زيرزمينــي دارنــد و مــؤثرمتغيرهــاي

است يخطريغو دهيچيپ غلبا رهايمتغ اين نيبروابط جاكهآناز

، هاي فيزيكـي شده در مدل با توجه به فرضيات در نظر گرفته و

.عمـل كننـد يخـوب به توانند ينم گونه موارد اين در ها مدلاين

چه قادر به بيان توزيـع مكـاني خطـاي زمين آمار نيز اگروش ر

،در ايـن روش ،استاندارد تخمين در كـل سـطح منطقـه اسـت

مشكل است. بسيار ها داده كل ازش يك مدل رياضي بر رويبر

كنون دار هم عـالوه بـر اينكـه تـا عكس فاصله وزن يها روش

هوشــمند يهــا روشضــريب همبســتگي بــاالتري نســبت بــه

يـك صـورت بـه ، مقدار خطا در كل منطقه را اند نداده دست به

ـ ا. از دهنــد يمــمقـدار واحــد ارائـه امــروزه اســتفاده از ،رو ني

، يمصنوع يعصب و هوشمند مانند روش شبكة نينو يها وشر

يعصـب يها شبكه .]8و 1[ مورد نظر محققان قرار گرفته است

يهـا روش، از جمله اند دهشمطرح 1943كه از سال يمصنوع

موجودات زنـده يعصب ستميس يمبناهستند كه بر يساز نهيبه

يها شبكهكه اند دهيرس جهينت نيا. محققان به ]9[ اند شدهابداع

يهـا روش يبـرا مناسـبي نيگزيجا توانند يم يمصنوع يعصب

.]10[ باشند يمكان يرهايمتغيابي مياندر يآمار نيزم

يريكـارگ بـه خصـوص شـده در انجـام قاتيتحقاز جمله

ينــيرزميز يهــا آب لئمســادر يمصــنوع يعصــب يهــا شــبكه

ـ اد. در اشـاره كـر ]15-11[به توان يم هـدف هـا پـژوهش ني

كه بـه است بوده ينيرزميزسطح آب يزماننوسانات ينيب شيپ

يدمـا حـداكثر، يدما، يبارندگمانند ييرهايمتغاز ،منظور نيا

شـده مرجع استفاده اهيگتعرق ريتبخ ريمتغحداقل و متوسط و

ــين .]1[ اســت ــارهمچن ــاتي درب ــين ســطح آب ة، تحقيق تخم

ــ ــا دو روش شــبكه عص ــي در دشــت نيشــابور ب بي وزيرزمين

در ].16هـا انجـام شـده اسـت [ آن ةهاي فازي و مقايس سيستم

عصبي براي تخمين سطح ةشبك ةنيز روشي جديد بر پاي] 17[

تـالش شـده ،در ايـن پـژوهش . شده استآب زيرزميني ارائه

عصبي مصـنوعي شـعاعي ةاست تا با استفاده از يك مدل شبك

Dow

nloa

ded

from

scj

.kas

hanu

.ac.

ir at

23:

41 +

0330

on

Mon

day

Oct

ober

12t

h 20

20

ترويجي محاسبات نرم ـ نشريه علمي/ 84

ــاني ــاني و زم ــاي مك ــه متغيره ــا يورودك آن را تشــكيل يه

مختلف سال روزهايسطح آب زيرزميني براي ، نقشةدهند يم

در منطقه تخمين زده شود.

مورد مطالعه ةمنطق .2

جنـوب شـرق و مسـاحتي ـ دشت بهبهان با امتداد شمال غرب

درجـه و 30كيلومتر مربع و مختصات جغرافيايي 1324حدود

دقيقـه 30درجـه و 50درجه تا 50دقيقه عرض شمالي و 30

شهرسـتان در نيتر بزرگعنوان ي قرار دارد. بهبهان بهطول شرق

رق كيلـومتري جنـوب شـ 230 مورد مطالعه در فاصلة ةمحدود

عنوان زهكش اصـلي مارون به اهواز قرار گرفته است. رودخانة

ةمحدودغربي در محل تنگ تكاب وارد ـ منطقه با امتداد شرقي

هـاي نامو پس از پيوستن چندين زهكش به شود يممطالعاتي

ب از مـرز غربـي زهكش كـره سـياه منصـور بيـگ و سرآسـيا

مـورد ، نقشـة منطقـة 1در شكل .]18[د شو محدوده خارج مي

مطالعه نمايش داده شده است.

]19هاي اين آبخوان [ : (الف) ايران، (ب) خوزستان، (ج) دشت بهبهان و ورودي و خروجيمورد مطالعه ): نقشة محدودة1(شكل

اين آبخوان مربوط بـه سـازندهاي ةيتغذش در بيشترين نق

مطالعـاتي) ةمحدودسروك و آسماري (در شرق -آهكي ايالم

و خـوردگي ،است كه در اثر عوامل فيزيكي و شيميايي ثانويـه

، سـازند افـزايش يافتـه اسـت. در ايـن بـين هـا آننفوذپذيري

ـ آسماري به ي و دليل باال بودن سطح تماس آن با رسوبات آبرفت

سـازندها نقـش بيشـتري دارد. نسبت بـه بقيـة ها افكنه وطمخر

و يا رودخانـه يهـا آبرفـت رسوبات آبرفتي جـوان، ،همچنين

علت انفصال ناشي از فرسايش مكانيكي نيز به يا افكنهمخروط

هيـدروليكي بـااليي داشـته و ، قابليت هدايتها دانهو درشتي

هسـتند. اصلي مخزن آب زيرزميني دشت بهبهان ةدهند تشكيل

اين تشكيالت از شرق به رسوبات نفوذناپـذير گچسـاران و از

شمال، غرب و جنوب به سازند كنگلومراي بختيـاري محـدود

جنـوب يهـا بخشمطالعاتي در ةمحدود. سنگ كف شوند يم

غرب، غرب و شمال غرب از جنس كنگلومراي بختياري است

ناپذير كه در مناطق شرقي، مركزي و شمالي به سازندهاي نفوذ

. ضخامت آبرفت در نواحي مركزي شود يممارن و رس تبديل

ةيحاشـ و بـه طـرف اسـت متـر 130دشت حداكثر در حدود

آبرفـت سـطحي از ةيـ ال. ابدي يممتر تغيير 50تا 20دشت بين

سمت نواحي غـرب ات دانه ريز تشكيل شده است كه بهرسوب

ي دانـه و شمال غرب در محـل رخنمـون كنگلـومراي بختيـار

درشـت سـنگ و ماسـه دانـه درشت شده اسـت و شـامل قلـوه

گرفتـه بيشـترين مطالعات اكتشـافي صـورت براساس . باشد يم

شرق شهرستان بهبهـان يفرو افتادگضخامت آبخوان منطبق بر

كـف آبخـوان در حـوالي روسـتاي يباالآمـدگ دليـل بوده و به

آباد در مرز شمال شرقي دشت، ضخامت آبخـوان در ايـن اسد

].18[ متر شده است 25ه حدود منطق

Dow

nloa

ded

from

scj

.kas

hanu

.ac.

ir at

23:

41 +

0330

on

Mon

day

Oct

ober

12t

h 20

20

85 تخمين ارتفاع سطح ايستابي در روزهاي مختلف سال با استفاده از...

شبكه عصبي مصنوعي .3

كيـ ولوژيب ةشـبك ي از مصـنوع ي عصـب ي هـا شبكهي كلساختار

ي به نـام ا سادهي از عناصر بيتركانسان الهام گرفته شده است كه

ي هـا شـبكه . كننـد يمـ عمـل گريكداست كه به موازات ي 1نرون

ي هـا دهدا نيب ةرابطي، تجربي ها دادهي با پردازش مصنوعي عصب

ي ها سلول. كنند يمي را به ساختار شبكه منتقل خروجي و ورود

ي هـا هيـ البسته به نوع عملكردشان در ،ي موجود در شبكهعصب

ةيـ الي سـه داراي حـداقل عصب ةشبك. هر رنديگ يمي قرار خاص

ةيــال. ]20و 19[ي اســت خروجــي و پنهــان اي يــانيــمي، ورود

. انتخـاب نـوع و رديـ گ يمـ ي، اطالعات مورد نظر شبكه را ورود

ي اديـ ز ريثأتـ عملكرد شـبكه تيفيكي شبكه در ها يورودتعداد

ي عصب ةشبك كي عملكرد يده سازماني پنهان نقش ها هيالدارد.

نشـان داده 2شـكل سـاده در طور به ها هيالرا دارند. ارتباط ميان

ي موجـود در عصـب ي هـا سلولتعداد ،يكلشده است. در حالت

، هـا يخروجـ ، تعداد ها يوروداختار شبكه، تعداد پنهان به س ةيال

ي توابع و دگيچيپ، ها دادهي خطا زانيمي، آموزشي ها دستهتعداد

ةيـ ال نيآخـر ي خروج ةيالي دارد. بستگآموزش شبكه تميالگور

ي پارامترهـا ي و عصـب ةشـبك عملكـرد ةجينتهر شبكه است كه

.]21[ دهد يممورد نظر را ارائه

]22[ هاي عصبي ها در شبكه اليه ارتباط ):2( شكل

1. Neuron

مصنوعي شعاعي عصبيشبكه .4

،انتشـار هاي پـس شعاعي نسبت به شبكه ةهاي پاي شبكهحسن

هـا ] آن24تر [ و طرز كار ساده ]23[ ها تر آن پايين زمان طراحي

تفاده ها اسـ در اين مطالعه از آن ن دليل،كه البته به همي باشد مي

كـه در 2ي رگرسـيون مصـنوع ي عصـب يهـا شـبكه شده است.

ةرمجموعـ يزگرفته شده، كار بهي شعاع ةيپاتوابع ها آنساختار

ي از نـوع شـعاع ةيپاي تابع ها شبكههستند. 3يشعاعي ها شبكه

نياولي براي هستند كه انيم ةيال كهمراه با ي شرويپي ها شبكه

4بروم هد و الو ،باراغلب ،روش نياند. در ي كردمعرفها را آن

ي تـابع خروج ةيالي و در گوسي، تابع انيم ةيالقال در ابع انتوت

و 25[ انـد شـده نشان داده 4و 3ي ها شكلي است كه در خط

ميتقسـ شـعاعي بـه دو بخـش عموماً آموزش شبكة پايـة ].26

ي از نوع بدون نظارت ريادگي ،عمدهطور به. بخش اول شود يم

ي توابـع پارامترهاي، بند ي خوشهها روشاست كه با استفاده از

نيـي تعي ورود)، با استفاده از اطالعـات ها عرض(مراكز و هيپا

،ي از نوع بـا نظـارت اسـت ريادگو در بخش دوم كه ي شود يم

ي ها روشي با استفاده از خروج ةيالي و انيم ةيال نيبي ها وزن

.شوند يم نييتعي خط ونيرگرسو بيشكاهش

از كيـ هري وزن بـه پارامترهـا شـعاعي بـا ي پايةانيمنرون

هـا نرونپارامترها مركز نياي متصل شده است. ورودي ها نرون

ـ ي از فاصـلة تـابع ي انيـ مي هـر نـرون خروجهستند. بـردار نيب

ــز X=[x1,x2,…,xn]ي، ورود ــردار مرك ــعاع، و ب ــا وزن يش ، ه

W=[w1j,w2j,…,wnj] شود يممحاسبه ريزصورت به، است كه:

)1( ( )∑=

−=

n

iiji wx

1

δ

محاسبه تواند يمي مختلفي ها روشي به انيمن ي نروخروج

يگوسـ تـابع ،منظـور نيـ اي بـرا تابع انتقـال نيتر عمدهشود.

:]26[ شود يم فيتوص ريزصورت بهاست كه )3(شكل

2. Generalized Regression Neural Networks (GRNN)

3. RBF (Radial Basis Function)

4. Broomhed, D.S and Lowe, D.

Dow

nloa

ded

from

scj

.kas

hanu

.ac.

ir at

23:

41 +

0330

on

Mon

day

Oct

ober

12t

h 20

20

ترويجي محاسبات نرم ـ نشريه علمي/ 86

)2( ( ) ( )δδ λ2

.

jjExpf −=

ي هـا يخروج ،تينهاثابت است. در بيضر λرابطه، نيادر

:شوند يممحاسبه ريز ةرابطاز هيال

)3( ybZ j

j

jkk ∑=

=

11

ي و انيم ةيالنرون نيامj نيبوزن بيضر bjkرابطه، نيار د

kي و خروج ةيالنرون نيامyj ،ي خروجjي انيم ةيالنرون نيام

].7[است

ـ هـاي نـرون آسـتانه سطح چندبعدي فضاي در ميـاني ةالي

در را مقدار بيشترين كه است )3گوسي (شكل توابعصورت به

ميل صفر سمت به پاسخ مركز از فاصله افزايش دارد و با مركز

ـ هاي نرون در گوسي تابع انتخاب علت به كند. مي ميـاني، ةالي

زيـرا ؛كنـد مـي حـل خـوبي به را بندي دسته مسائل شبكه اين

متحـد دوايـر بـر روي را الگوهـا توانـد مـي شعاعيصورت به

يكسان هاي فاصله با مختلف بردارهاي و ندك تقسيم المركزي

، 4و 3هـاي در شـكل .]9دهـد [ قرار دسته يك در را مركز از

ي مصـنوع ي عصـبي ها شبكهتوابع مورد استفاده در اين نوع از

شده است. نشان داده

]20[ نمودار تابع خطي ):3(شكل

]20[ نمودار تابع گوسي ):4(شكل

ةتابع گوسي فاصلنيز اشاره شد، ورودي طور كه قبالً همان

بين بردار ورودي و بردار ضرايب است و با توجه به شكل اين

توان بيانگر نزديكي اين دو پـارامتر بـه خروجي آن را مي ،تابع

يكديگر دانست.

پارامترهاي ورودي و خروجي شبكه .5

ــرا ــا داده يب ــات برداشــت شــبكه يورود يه ــده از از اطالع ش

زســتان در خــالل منطقــه دشــت خو 14 يا مشــاهده يهــا چــاه

شـامل هـا دادهاستفاده شده است. ايـن 1385تا 1370 يها سال

ول و عـرض (طـ يا مشـاهده يزومترهـا يپ ييايجغرافمختصات

)، ارتفاع سطح ايسـتايي نسـبت بـه UTMدر دستگاه ييايجغراف

روزي كـه برداشـت در آن ةشـمار ، سال برداشـت و ايدرسطح

براي هر چاه هستند.) 365تا 1 نيب يعددصورت گرفته است (

آموزش شبكه يها داده. 1.5

ـ دست يبرا يعصب يها شبكهدر ، شـبكه بايـد جـه ينتبـه يابي

يها دادهتعداد يبراداده آموزش داده شود. يسرچند براساس

هــا آنوجــود دارد كــه از جملــه يمتفــاوتات يــنظر ،يآموزشــ

امروزه اما را نام برد. 2و ميسر و كيتلر 1كاوزوگلو ةينظر توان يم

عنـوان بـه موجـود را يها دادهكل 80%تا 75% ،متداولطور به

هرچـه ،مشـخص طـور بـه . رنديگ يمآموزشي در نظر يها داده

و در بـوده شـتر يبشبكه تيجامعباشد، شتريب ها داده نياتعداد

خواهد بود. تر قيدق، ديجد يها داده يبراپاسخ شبكه ،جهينت

80%كه حـدود ها دادهاز يسر 1830 تعداد ،قيتحق نيادر

. آموزش شبكه مورد استفاده قرار گرفتنـد يبرا، هاست دادهكل

و روز مورد مطالعه، طـول و عـرض هر سري داده شامل سال

مورد مطالعه رتفاع از سطح دريا مربوط به منطقةجغرافيايي و ا

كـه اطالعـات شـود و سطح آب زيرزمينـي در آن منطقـه مـي

.استآمده 1جدول در ها نآ مربوط به يآمار

1. Kavzoglu T

2. Messer, K. and Kittler, J

Dow

nloa

ded

from

scj

.kas

hanu

.ac.

ir at

23:

41 +

0330

on

Mon

day

Oct

ober

12t

h 20

20

87 تخمين ارتفاع سطح ايستابي در روزهاي مختلف سال با استفاده از...

شبكه يآموزش يها داده يآماراطالعات ):1( جدول

نيانگيم نهيشيب نهيكم

- 1385 1370 سال

- 364 5 روز

- 434533 414399 ييايجغرافطول

- 3399814 3379140 ييايجغرافعرض

76/323 1/353 54/293 از سطح دريا ارتفاع

79/311 87/334 283 ينيرزميز بآ سطح

آزمون شبكه يها داده. 2.5

كـه در هـا دادهاز يبخشـ بـا ديباشده يطراح يعصب هر شبكة

قـرار شيآزمااستفاده نشده است، مورد ا ه آنآموزش شبكه از

1،مانند نظرات لوني ييها هينظرها نيز . براي تعداد اين دادهرديگ

متـداول طـور بهاما امروزه ؛ارائه شده است 2نلسون و لينوورث

آزمـون در نظـر يهـا دادهعنـوان بـه را ها دادهكل 25%تا %20

ــديگ يمــ ــژوهش حاضــر رن % كــل 20(حــدود داده 447.در پ

آزمـون شـبكه انتخـاب يهـا دادهعنـوان بـه موجـود) يها داده

. آمده اسـت 2( جدولدر ها داده نيا يآمار. اطالعات اند شده

در مجموعــه ينــيرزميزبــا فــرض مجهــول بــودن ســطح آب

يعصـب بـا اسـتفاده از شـبكة يسـتاب ياكنترل، سـطح يها داده

در ينـ يتخم ريمقاد ،5شكل زده شد. در نيتخم، دهيدآموزش

نياكه در طور هماننشان داده شده است. يواقع ريمقادمقابل

و يواقعـ ريمقاد نيب يتگهمبس بيضر ،شود يمشكل مشاهده

ـ قابلاست كـه نشـانگر كينزد كي) به عدد 99/0( ينيتخم تي

يروزهادر يستابياسطح نيتخمدر يشعاع ةشبك يباال اريبس

، خـط 5است كه در نمـودار شـكل گفتني .سال است مختلف

و مربوط به سطح آب زيرزمينـي هاي واقعي گر داده چين نشان

1. Looney, C.G.

2. Nelson, M and Illingworth, WT.

زش شده به مقادير تخمـين زده خط ممتد قرمز بهترين خط برا

باشد كـه خـود ايـن مقـادير تخمينـي در شده توسط شبكه مي

اند. هاي توخالي نمايش داده شده شكل با دايره

آزمون شبكه يها داده يآماراطالعات ):2( جدول

نيانگيم نهيشيب نهيكم

- 1385 1370 سال

- 364 17 روز

- 434533 414399 ييايجغرافطول

- 3399814 3379140 ييايجغرافعرض

77/320 1/353 54/293 از سطح دريا ارتفاع

37/309 99/334 74/283 ينيرزميزسطح آب

280 290 300 310 320 330 340280

290

300

310

320

330

340

Targets T

Outputs Y, Linear Fit: Y=(0.98)T+(4.7)

Outputs vs. Targets, R=0.9906

Data Points

Best Linear Fit

Y = T

ي كنترل و مقدار ها ي دادهواقعمقدار انيمي همبستگ ):5(شكل

ي حاصل از شبكهنيتخم

يستابياسطح تراز همي خطوط نمودارها .6

ي هــا آبســطح راتييــتغي مطالعــات ابزارهــا نيقدرتمنــدتراز

ي بـرا نمودارهـا ايـن از است.تراز همي نمودارهاي، انواع نيرزميز

كي يكلي بررسخاص و ةنقط كي در ينيرزميزسطح آب نييتع

Dow

nloa

ded

from

scj

.kas

hanu

.ac.

ir at

23:

41 +

0330

on

Mon

day

Oct

ober

12t

h 20

20

ترويجي محاسبات نرم ـ نشريه علمي/ 88

سطح آب ريمقادبا استفاده از جانيادر استفاده كرد. توان يم هيناح

ي، شعاعي مصنوعي عصب ةشبك زده شده توسط نيتخم زيرزميني

م هيجـده ي روزهـا ي عنـ فصـل سـال ي 4روز مختلف از 4ي برا

م بهمـن مـاه و بـا داد، بيسـتم آبـان و يـازده م مرهفده، نيفرورد

كنتورهاي مربوط به سطح Matlab, R2011aافزار استفاده از نرم

شــده در ميترســي نمودارهــااســت. دهشــ ميترســآب زيرزمينــي

در zو x ،yكه محورهـاي ند ا آورده شده 9و 8، 7، 6هاي شكل

ترتيب طول جغرافيايي، عـرض جغرافيـايي و سـطح آب ها به آن

دهند. بايد توجه شود كه نمودارهاي اشـكال زيرزميني را نشان مي

مربوط به سطح آب زيرزمينـي تخمـين زده شـده توسـط 9تا 6

طـور بهدهد ها نشان مي اين شكل مقايسةشبكه مورد نظر هستند.

ترين سطح ح آب زيرزميني در منطقه به پايينييز سطدر پا ،متوسط

متوسط سطح آب زيرزميني در منطقـه ،خود رسيده و در زمستان

است. ايـن نكتـه در تطـابق بـا داشته در باالترين مقدار خود قرار

ثيرات تزريق و برداشـت أها بوده و ت شده از چاه هاي برداشت داده

ـ باشد. به شده مي ائهاست و تأييدي بر كارايي روش اراز چاه ل دلي

رد سطح شده از منطقه در مو عدم وجود اطالعات واقعي برداشت

ري هـاي كنتـو تـوان نقشـه شده، نميروز ذكر 4آب زيرزميني در

تخمين شـبكه و روز رسم كرد. ولي با مقايسة 4واقعي را در اين

ــكل داده ــي (ش ــاي واقع ــتگي 5ه ــريب همبس ــه ض ــه ب ) و توج

ها اطمينان حاصل كـرد. ان از صحت اين نقشهتو آمده، مي دست به

توان الگوي مناسبي براي برداشـت شده مي هاي تهيه براساس نقشه

مصـنوعي در هـايي بـراي تغذيـة ها و همچنين ارائه طـرح از چاه

.داي حفاظت از اين آبخوان ارائه كرمنطقه بر

X

Y

4.16 4.18 4.2 4.22 4.24 4.26 4.28 4.3 4.32

x 105

3.38

3.382

3.384

3.386

3.388

3.39

3.392

3.394

3.396

3.398

x 106

300

305

310

315

320

هما نيفرورد هيجدهمدر ينيرزميزسطح آب ينمودارها ):6(شكل

Dow

nloa

ded

from

scj

.kas

hanu

.ac.

ir at

23:

41 +

0330

on

Mon

day

Oct

ober

12t

h 20

20

89 تخمين ارتفاع سطح ايستابي در روزهاي مختلف سال با استفاده از...

X

Y

4.16 4.18 4.2 4.22 4.24 4.26 4.28 4.3 4.32

x 105

3.38

3.382

3.384

3.386

3.388

3.39

3.392

3.394

3.396

3.398

x 106

275

280

285

290

295

300

305

310

315

320

مرداد ماه هفدهمدر ينيرزميزسطح آب نمودار ):7(شكل

X

Y

4.16 4.18 4.2 4.22 4.24 4.26 4.28 4.3 4.32

x 105

3.38

3.382

3.384

3.386

3.388

3.39

3.392

3.394

3.396

3.398

x 106

304

306

308

310

312

314

316

318

320

322

324

آبان ماه 20در ينيرزميزسطح آب نمودار ):8(شكل

Dow

nloa

ded

from

scj

.kas

hanu

.ac.

ir at

23:

41 +

0330

on

Mon

day

Oct

ober

12t

h 20

20

ترويجي محاسبات نرم ـ نشريه علمي/ 90

X

Y

4.16 4.18 4.2 4.22 4.24 4.26 4.28 4.3 4.32

x 105

3.38

3.382

3.384

3.386

3.388

3.39

3.392

3.394

3.396

3.398

x 106

306

308

310

312

314

316

318

بهمن 11در ينيرزميزسطح آب نمودار ):9(شكل

يريگ جهينتبحث و .7

يهـا آب ةحـوز در يزيـ ر و برنامـه تيريمـد يبـرا كـه جاآناز

ـ تغبـه دانسـتن يمعدنو يعمران يها پروژه زينو ينيرزميز راتيي

نيتخمـ يبـرا يمتنوع يها روشاست، ازينمنطقه يستابياسطح

ـ تحق. در شـده اسـت كار برده به آن يعصـب از شـبكه ،حاضـر قي

ييايـ جغرافمختصـات يورودو بـا اطالعـات يشعاع يمصنوع

كه ينيرزميزو سال و روز مشاهده سطح آب يا مشاهده يها چاه

ـ بـه ،اسـت يريگ زهاندادر منطقه قابل يراحت به ـ يب شيپ سـطح ين

سهيمقاي در نيب شيپ نياحاصل از ةجينت .شده استاقدام يستابيا

را نشـان 99/0ي همبسـتگ بيضـر ي شـده ريـ گ انـدازه ريمقادبا

است. تيواقعبا نيتخمخوب اريبسانطباق انگريبكه دهد يم

شـده، نمـودار نتـايج حاصـل ايـن پس از آن بـا اسـتفاده از

براي كـل روز دلخواه از سال 4راز آب زيرزميني در ت خطوط هم

مودارها داراي انطبـاق بسـيار بـاال ناين ده است. ترسيم شمنطقه

ايـن ميترسـ ي برااستفاده از اين روش تيمزاند. با واقعيت بوده

ي بـرا توان يمي راحت است كه به نيانمودارها عالوه بر دقت باال

در محدوده، با سرعت بسيار يمكان ةبازهر روز دلخواه و در هر

تحليل قرار داد. اين توانـايي كرد و مورد ميترسباال نمودارها را

هـاي عمرانـي و فعاليـت منظـور خصوص در مطالعات اوليه به به

يند مـديريت بسيار قدرتمند است. همچنين در فرامعدني ابزاري

نقـاط ةهاي زيرزمينـي در مـواقعي كـه اطالعـات همـ منابع آب

تـوان بـا اسـتفاده از ايـن مـي ،ه در دسترس وجود نـدارد محدود

بيني سطح آب در اين نقاط پرداخت و بـا اسـتفاده روش به پيش

بيني شرايط آينـده، از يا پيشها براي بررسي شرايط موجود از آن

تراز حاصل شده با اين روش استفاده كرد. نمودارهاي هم

بـراي تـوان از ايـن نمودارهـا از يـك طـرف مي ،همچنين

Dow

nloa

ded

from

scj

.kas

hanu

.ac.

ir at

23:

41 +

0330

on

Mon

day

Oct

ober

12t

h 20

20

91 تخمين ارتفاع سطح ايستابي در روزهاي مختلف سال با استفاده از...

هايي پويا مدل ،مديريت برداشت در نقاط مختلف در طول سال

بـا توجـه بـه وضـعيت ،د و از طـرف ديگـر و كارا را ارائه كر

هاي تغذية سال، مناطق بهينه براي اجراي طرحآبخوان در طول

مصنوعي را مشخص نمود.

مراجع

مقايسـه سـه روش «، مسـاعدي ا. ،عسگري م. ،دهقاني ا.ا. ]1[

عصـبي - مصنوعي، سيستم استنتاجي فازي شبكه عصبي

يـابي سـطح آب زيرزمينـي تطبيقي و زمين آمار در ميان

، مجله علـوم كشـاورزي و »(مطالعه موردي دشت قزوين)

،517- 536 ،1- نامـه ب منابع طبيعي، جلـد شـانزدهم ويـژه

1388.

[2] Burrough, P.A., and McDonnell, R. A.,

"Principles of Geographical Information

Systems", Oxford University Press. Oxford,

1998.

يابي ميان روشهاي دقت ارزيابي« ،م. ، غزالـي طباطبايي ح. ]3[

و علـوم مجلـه ،»زيرزمينـي آب ايستابي سطح تخمين در

، شـماره خـاك و آب علـوم طبيعي، منابع و كشاورزي فنون

57 ،22 -11 ،1390.

كاربرد مدل « ،ب. هرمان، قا. زاده علي ،داوري ك. ،ع. ايزدي ]4[

بينــي ســطح آب زيرزمينــي هــاي تركيبــي در پــيش داده

سـفيد و جونقـان فارسـان آبخوانهـاي :موردي مطالعه(

، 133- 143 ،)2(2 ي،مجلــه آبيــاري و كشــاورز ،» )دشــت

1387.

ارزيابي زماني و مكـاني «پوست پرداز ا.، رخشنده رو غ.، ]5[

ي هـاي زمـين آمـار عمق آب زيرزميني به كمـك روش

، »مطالعـه مـوردي دشـت كـوار - جهت مديريت بهينـه

سومين كنفرانس برنامه ريـزي و مـديريت محـيط زيسـت،

.1392دانشگاه تهران،

هـاي مقايسـه مـدل «ناظري م.، عباس زاده م.، شهنازي م.، ]6[

بينـي، ريزي ژنتيـك در پـيش خطي سري زماي و برنامه

يابي سطح ايستايي (مطالعـه مـوردي: سازي و درون مدل

اولين همايش ملي تاثير پسروي درياچه اروميه ، » سلماس)

.1392بريز، ، تبر منابع خاك و آب

[7] Bierkense, M.F.P., "Modeling Water Table

Fluctuation By Means of a Stochastic

Differential Equation", Journal of Water

Resource Research, Vol. 34, No. 10, pp. 2485-

2499, 1998.

ــي ]8[ ــي« ،ز. ، درواريش. ، درخشــانو. غالم روش بررس

(ANN)مصـنوعي عصبي كهشب و متغييره چند رگرسيون

اسـتان سـواحل در زيرزميني آب شوري سازي در شبيه

- 365 )،3(26 ،كشـاورزي در آب پژوهش مجله ،»مازندران

355، 1391.

پارامترهـاي تعيين« ،.آ انافشاري ،.م وليشاهي ،.ح.م دهقاني ]9[

معـدن آتشـكاري عمليـات در سـنگ خردايش بر مؤثر

،»عصـبي هـاي هشـبك از اسـتفاده با چادرملو آهن سنگ

، كشـور سازندگي در آن جايگاه و انفجار مهندسي كنفرانس

.1389 ارديبهشت ،اميركبير صنعتي دانشگاه دوره اول،

[10] Misaghi, F., Mohammadi, K., "Classification of

Precipitation Applying Geostatistics and Neural

Network", Journal of Agriculture, Vol. 29, No.

4, pp. 1-13, 2006.

[11] Coulibaly, P., Anclil, F., Aravena, R., Brnard,

B., "Artificial neural network modeling of

Dow

nloa

ded

from

scj

.kas

hanu

.ac.

ir at

23:

41 +

0330

on

Mon

day

Oct

ober

12t

h 20

20

ترويجي محاسبات نرم ـ نشريه علمي/ 92

water table depth fluctuations", Journal of

Hydrology, Vol. 309, No. 4, pp. 229-240,

2001.

[12] Copola, J.M., Szidarovszky, F., Poulton, M.,

Charles, E., "Artificial neural network

approach for predicting transient water levels

in a multi layered ground water system under

variable state, pumping, and climate

conditions", Journal of Hydrologic

Engineering, Vol. 8, No. 6, pp. 348-360, 2003.

[13] Daliakopoulos, L.N., Coulibaly, P., Tsanis,

I.K., "Ground water level forecasting using

artificial neural networks", Journal of

Hydrology, Vol. 309, No. 4, pp. 229-240,

2005.

بيشـتر از سـطح «مديرروستا ش.، صراف ا.، صـارمي ع.، ]14[

ايستايي بخشي از آبخوان دشت قـزوين بـا اسـتفاده از

، اولـين همـايش ملـي معمـاري، »كه عصبي مصنوعيشب

.1393همدان، عمران و محيط زيست شهري،

[15] Shiri, J., Kisi, O., Yoon, H., Lee, K., Nazemi,

A., "Predicting groundwater level fluctuations

with meteorological effect implications—A

comparative study among soft computing

techniques", Computers & Geosciences, Vol.

56, pp. 32-44, 2013.

ــعي ]16[ ــانع. خاش ــكب. ، قهرم ــه« ،م. زاده ، كوچ مقايس

رگرسيوني و ANFISمصنوعي، عصبي شبكه هاي مدل

نشـريه ،»نيشابور آبخوان دشت ايستابي سطح برآورد در

.1392 ،10- 22 )،7(1، ايران زهكشي و آبياري

[17] Liu, Sh., Xu, J., Zhao, J., Xie, X., Zhang, W.,

"An innovative method for dynamic update of

initial water table in XXT model based on

neural network technique", Applied Soft

Computing, Vol. 13, pp. 4185–4193, 2013.

ــان آب « ،ك. ، خــداييع. شهســواري ]18[ ــدل جري ــه م تهي

،»GISدشـت بهبهـان بـا اسـتفاده از زيرزميني آبخوان

، دوره مجموعه مقاالت همايش انجمن زمين شناسي ايـران

.1384، دانشگاه تربيت معلم تهران نهم،

ــامع ،هانســلمن، د. ]19[ ــاي ج ــ ،MATLAB 6راهنم هترجم

.1380 كانون نشر علوم، .، چاپ اول، تهران،.ه1غيوري،

هاي ههوش محاسباتي جلد اول : مباني شبك ،منهاج، م.ب. ]20[

انتشـارات دانشـگاه صـنعتي ، ويـرايش دوم، تهـران، عصبي

.1381 اميركبير،

گيري بررسي امكان بهره« ،ع. عليپور ،.س قاني حقير چهره ]21[

هاي عصبي بـراي تعيـين قابليـت اسـتخراج در از شبكه

، دوره سـوم، كنفرانس مكانيك سنگ ايران ،»معادن سطحي

1386.

[22] Mohammadi, H., Ebrahimi Farsangi, M.A.,

Rahmannejad, R., Nazemabadi Poor, H.,

"TBM Advance Rate Prediction: An Artificial

Neural Network Approach", 3rd National

Congress on Civil Engineering, University of

Tabriz, Tabriz, Iran, 2007.

، چـاپ سـوم، MATLABهاي عصـبي در شبكه ،كيا، م. ]23[

.1389 ات نشر كيان رايانه سبز،خدم تهران،

[24] Santos, R.B., Rupp, M., Bonzi S.J., Fileti

A.M.F., "Comparison Between Multilayer

Feed forward Neural Networks and a Radial

Basis Function Network to Detect and Locate

Leaks in Pipelines Transporting Gas",

Chemical Engineering Transactions, Vol. 32,

pp. 1375-1380, 2013.

[25] Dibike, Y.B., Solomatine, D., Abbott, M.B.,

"On the encapsulation of numerical-hydraulic

Dow

nloa

ded

from

scj

.kas

hanu

.ac.

ir at

23:

41 +

0330

on

Mon

day

Oct

ober

12t

h 20

20

93 تخمين ارتفاع سطح ايستابي در روزهاي مختلف سال با استفاده از...

models in artificial neural network", Journal of

Hydraulic Research, Vol. 37, No. 2, pp. 147-

161 1999.

[26] Mason, J.C., Price, R.K., Temme, A., "A

neural network model of rainfall- runoff using

radial basis functions", Journal of Hydraulic

Research, Vol. 34, pp. 537-548 1996.

Dow

nloa

ded

from

scj

.kas

hanu

.ac.

ir at

23:

41 +

0330

on

Mon

day

Oct

ober

12t

h 20

20