پیش بینی تغییرات شوری زه آب کشاورزی در عمق‌ها و فاصله‌های مختلف زهکش زیرزمینی به روش شبکه عصبی مصنوعی

Document Type: Research Paper

Authors

1 استادیار، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان

2 دانشجوی دکتری مهندسی منابع آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا

Abstract

امروزه اهداف زیست محیطی و کشاورزی به طور هم‌زمان در طراحی سیستم‌های زهکشی در نظر گرفته   می‌شوند. بنابراین آگاهی از کمیت و کیفیت زه­آب تولید شده و تغییرات تراز سطح آب به منظور مدیریت و کنترل آن امری ضروری می‌باشد. در پژوهش حاضر به منظور پیش­بینی روند تغییرات شوری زه­آب خروجی، در عمق‌ها و فاصله‌های مختلف استقرار زهکش­ها از روش شبیه­سازی شبکه عصبی مصنوعی، روش حل Solver در نرم افزار اکسل و روش حل با نرم افزار Datafit استفاده شد. به منظور واسنجی و اعتباریابی نتایج مدل از داده­های جمع­آوری شده از یک مدل آزمایشگاهی با ابعاد 8/1 در 1 در 2/1 متر استفاده گردید. در این مدل زهکش­ها در عمق­های 20، 40 و 60 سانتی­متری و در هر عمق در سه فاصله 60، 90 و 180 سانتی­متری نصب شدند. در روش شبکه عصبی مصنوعی از خوارزمیک آموزش لونبرگ- مارکوارت با تابع انتقال سیگموئید، استفاده شد. پس از تجزیه و تحلیل آماری و محاسبه ریشۀ میانگین مربعات خطا، خطای استاندارد و ضریب همبستگی میزان برازش میان مقادیر واقعی و شبیه­سازی شده، مقادیر شوری زه­آب خروجی زهکش­ها محاسبه شد. مقدار این شاخص­ها در روش شبکه عصبی مصنوعی به ترتیب 72/0 دسی­زیمنس بر متر، 096/0 و 99/0 برآورد شد. نتایج نشان داد این روش در مقایسه با دو روش دیگر در شبیه­سازی روند تغییرات شوری زه­آب خروجی از دقت مطلوب­تری برخوردار است

- اصلانی، فرهاد، ناظمی، امیرحسین، صدرالدینی، سیدعلی اشرف، فاخری­فرد، احمد و قربانی، محمدعلی (1389) "برآورد عمق و فاصلة مناسب زهکش­های زیرزمینی بر اساس کیفیت زه­آب خروجی"، تحقیقات آب و خاک ایران، جلد 41، شماره 2، ص 139-146.

 

- اوجاقلو، حسن، ابراهیمیان، حامد، لیاقت، عبدالمجید و پارسی نژاد، مسعود (1387) "پیش­بینی سطح ایستابی و شدت تخلیه سیستم زهکشی زیر زمینی با استفاده از شبکه عصبی مصنوعی"، دومین همایش ملی مدیریت شبکه­های آبیاری و زهکشی، 8 الی 10 بهمن، دانشگاه شهید چمران، اهواز.

 

- پناهی، مصطفی، ناصری، عبدعلی، بهنیا، عبدالکریم و هوشمند، عبدالرحیم (1389) "تأثیر شوری آب زیرزمینی بر روی شوری زه­آب زهکش­های زیرزمینی"، سومین همایش ملی مدیریت شبکه­های آبیاری و زهکشی، دانشگاه شهید چمران، اهواز.

 

- رضی، فهیمه، ستوده­نیا، عباس، دانش­کار­آراسته، پیمان و اکرم، مجتبی (1391) "بررسی آزمایشگاهی تأثیر عمق نصب زهکش بر شوری زه­آب خروجی از نیمرخ خاک رس سیلتی"، پژوهشات آب و خاک ایران، جلد 43، شماره 3، ص 281-288.

 

- سلیمانی ننادگانی، مجید، پارسی­نژاد، مسعود و نوری،

حمید (1392) "برآورد هزنیه­های نصب زهکش­های زیرزمینی زیرزمینی لوله­ای (مطالعه موردی: بهشهر)"، پژوهش­های آبخیزداری (پژوهش و سازندگی)، شماره 98. ص 31 – 41.

 

- شکیبا، مینا، لیاقت، عبدالمجید و میرزایی، فرهاد (1392) "بررسی اثر عمق سطح ایستابی و دبی آب آبیاری بر روی عمق اختلاط و کیفیت زه­آب زیرزمینی خروجی از مدل آزمایشگاهی"، نشریه آبیاری و زهکشی ایران، جلد 7، شماره 2، ص 122 – 132.

 

- محجوبی، آرش، ناصری، عبدعلی، هوشمند، عبدالرحیم و برومند نسب، سعید (1392) "بررسی آثار زهکشی کنترل شده بر شوری خاک، مدیریت آبیاری و عملکرد نیشکر (مطالعه موردی کشت و صنعت امام خمینی)"، مجله پژوهشات مهندسی کشاورزی، جلد 13، شماره 4، ص 25 – 40.

 

- مختاران، روح الله، ناصری، عبدعلی، کشکولی، حیدرعلی و برومندنسب، سعید (1392) "اثر عمق زهکش و لایه محدود کننده بر دبی و شوری زه­آب در اراضی فاریاب جنوب خوزستان"، نشریه حفاظت منابع آب و خاک، سال 3، شماره 1، ص 61-72.

 

- نظری، بیژن، لیاقت، عبدالمجید، پارسی­نژاد، مسعود و ناصری، عبدعلی (1387) "بهینه­سازی عمق نصب زهکش­های زیرزمینی با ملاحظات اقتصادی و زیست­محیطی"، پنجمین کارگاه فنی زهکشی و محیط زیست، 16 آبان، کمیته ملی آبیاری و زهکشی ایران.

 

- نوذری، حامد، لیاقت، عبدالمجید و خیاط­خلقی، مجید

(1388) "شبیه­سازی حرکت آب و نمک­ها در سامانه زهکشی زیرزمینی با استفاده از روش تحلیل پویایی سیستم"، آبیاری و زهکشی ایران، جلد 2، شماره 3، ص 28-39.

 

- وفاخواه، مهدی و سعیدیان، همزه (1393) "پیش­بینی رواناب و رسوب به کمک شبکه عصبی مصنوعی و رگرسیون چندمتغیره در مارن­های آغاجاری"، مرتع و آبخیزداری، مجله منابع طبیعی ایران، دوره 67، شماره 3، ص 487-499.

 

- Hornik, K., Stinchcombe, M. and White, H., )1989( “Multilayer feedforward networks are universal approximators”, Neural Networks. 2: 359-366.

- Jain, L.C., and Fanelli, A. M., (2000) “Recent Advances in Artificial Neural Networks”, Design and Application. CRC. Press, USA ch5, Pp. 350.

- Jorenush, M.H., and Sepaskhah, A. R., (2003) “Modelling capillary rise and soil salinity for shallow saline water table under irrigated and non-irrigated conditions”, Agricultural Water

 

- Kerem cigizolu, H., and Kisi, O., (2005) “Flow prediction by three back propagation tecniques using K-fold partitioning 

 anagement. 61: 125–141.

 

neural network training Data”, Nordic Hydrology. 36(1): 49-64.

- Masters, T., (1993) “Practical neural network recipes in C++”, Academic Press, Sandiego, California.

- Nozari, H., and liaghat, A., (2014) “Simulation of Drainage Water Quantity and Quality Using System Dynamics”, J. Irrig. Drain. Eng. 10.1061/ (ASCE) IR.1943-4774.0000748.

- Singh, K.P., Basant, A., Malik, A., and Jain, G., (2009) “Artificial neural network modeling of the river water quality-A case study”, Ecological Modelling. 220: 888-895.

- Skaggs, R.W., (1980) “Drainmod reference report, Method for design and evaluation of drainage water management systems for soils with high water tables”, USDA-SCS, 329 p.

- Unal, B., Mamak, M., Seckin, G., and Cobaner, M., (2010) “Comparision of an ANN approach with 1-D and 2-D methods for estimating discharge capacity of straight compound channels”, Advances in Engineering Software. 41: 120-129