حداقل سازی تعداد چاه های شبکه اندازه گیری سطح آب زیرزمینی در منطقه با استفاده از روش های زمین آمار و بهینه سازی (مطالعه موردی : دشت دزفول-اندیمشک)

سابقه و هدف: آب های زیرزمینی هم به دلیل کمیت و هم به دلیل کیفیت جزء با ارزش ترین منابع آب به شمار می روند. اندازه گیری تراز سطح آب زیرزمینی یکی از گام های اساسی و ضروری مطالعات آب زیرزمینی محسوب می شود. از آنجا که اندازه گیری داده ها در نقاط محدودی انجام می شود، و از طرفی این اندازه گیری ها بایستی به سطح تعمیم داده شود، تعیین محل های بهینه اندازه گیری شبکه امری مهم به شمار می رود. بر همین اساس در مطالعه حاضر با هدف کاهش تعداد چاه های اندازه گیری (چاه های مشاهده ای)، تعدادی از چاه ها به گونه ای حذف گردید که چاه های باقیمانده یک ترکیب بهینه داشته باشند. مواد و روش ها: در این پژوهش دشت دزفول- اندیمشک واقع در شمال استان خوزستان به عنوان مطالعه موردی مبنای کار قرار گرفت. روش کریجینگ که بهترین تخمین گر خطی نااریب به شمار می رود برای میان یابی مورد استفاده قرار گرفت. براساس داده های اندازه گیری شده 76 چاه مشاهده ای مورد مطالعه در این دشت، یک واریوگرام تئوری بر داده های واریوگرام تجربی برازش داده شد. سپس به منظور یافتن ترکیب بهینه چاه ها از یک روش بهینه سازی تحت عنوان الگوریتم تابو (که یک الگوریتم فراکاوشی محسوب می شود) بهره گرفته شد. بدین منظور دو برنامه کامپیوتری شامل GSLIB برای مدل کردن روش کریجینگ و MATLAB برای انجام محاسبات الگوریتم جستجوی تابو مورد استفاده قرار گرفتند. با اتصال دادن این دو برنامه و فراهم آوردن شرایطی برای تبادل اطلاعات میان آن ها، یک مدل تحت عنوان مدل بهینه ساز به گونه ای حاصل شد تا قابلیت بهینه سازی شبکه اندازه گیری سطح آب زیرزمینی فراهم گردد. توزیع چاه ها به گونه ای صورت می گیرد که واریانس خطای تخمین کریجینک در محدوده مورد مطالعه حداقل گردد. یافته ها: مدل بهینه ساز حاصل برای پنج حالت کاملا متفاوت اجرا گردید. در حالت های اول تا سوم که هدف آن صرفا صحت سنجی مدل بوده، بترتیب انتخاب بهینه یک، دو و سه چاه مشاهده ای ارائه شد که با مقایسه با روش جستجوی کامل، صحت کارکرد مدل مورد تایید قرار گرفت. در حالت های چهارم و پنجم، انتخاب بهینه 50 و 60 چاه مشاهده ای از میان 76 چاه موجود ارائه گردید که تراز سطح آب زیرزمینی برای این حالت ها مورد مقایسه قرار گرفت و حاکی از تطابق خوب نتایج در مقایسه با تراز سطح آب زیرزمینی ناشی از کل چاه ها (76 چاه) می باشد. نتیجه گیری: با توجه به اینکه واریوگرام منطقه یک واریوگرام همسان گرد بوده، توزیع چاه ها نیز در امتدادهای مختلف بطور یکنواخت بوده، این نتیجه براساس نتایج حالت های اول تا سوم که تعداد چاه ها کم می باشد بخوبی ملموس می باشد. نتایج حاصل از بهینه سازی 50 و 60 چاه مشاهده ای بدون هیچ گونه دخالتی در طی فرایند بهینه سازی توسط مدل حاضر و بطور خودکار ارائه شده که مقایسات تراز سطح آب زیرزمینی دقت نتایج مدل را تایید می کند. همچنین نتایج حاکی از صرفه جویی بسیار زیاد زمان بواسطه استفاده از مدل حاضر می باشد.

Keywords:

آب زیرزمینی , شبکه اندازه گیری , زمین آمار , بهینه سازی , الگوریتم جستجوی تابو