تخمین عددی شاخص کیفی آب شرب با استفاده از روش‌های درختی و رویکردهای ترکیبی موجک و تحلیل مؤلفه اصلی

آب و خاک

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده، انتشار آنلاین از تاریخ 07 آذر 1401  

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.2022.78452.1196

نویسندگان

محمدتقی ستاری ¹؛ سحر جاویدان ²

¹دانشکاه تبریز

²گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

چکیده

آگاهی از کیفیت آب، یکی از نیازهای مهم در برنامه‌ریزی، توسعه و حفاظت از منابع آب برای مصارف مختلف از جمله شرب به شمار می‌رود. استفاده از روش‌های مدرن داده‌کاوی، می‌تواند رویکرد مناسبی برای پیش‌بینی و طبقه‌بندی کیفیت آب باشد. در پژوهش حاضر، برای محاسبه شاخص کیفی آب شرب از پارامترهای شیمیایی شامل سختی کل، قلیائیت، هدایت الکتریکی، کل مواد جامد محلول، کلسیم، سدیم، منیزیم، پتاسیم، کلر، کربنات، بی‌کربنات و سولفات ایستگاه هیدرومتری باغ کلایه استان قزوین، در دوره آماری 23 ساله (1998-2020) استفاده شد. روش درخت تصادفی برای تخمین و مدل‌سازی مقادیر عددی شاخص کیفی آب شرب براساس ترکیب‌های مختلفی از پارامترهای شیمیایی به کار برده شد. ماتریس همبستگی و الگوریتم رلیف، مبنای انتخاب ترکیب‌های مختلفی از پارامترهای شیمیایی به‌عنوان ورودی روش‌های داده‌کاوی در قالب سناریوهای مختلف در نظر گرفته شدند. در جهت بهبود نتایج تخمین عددی شاخص کیفی آب شرب، از رویکرد‌های تبدیل موجک، دسته‌بندی مدل‌ها و تحلیل مؤلفه اصلی استفاده شد. بررسی نتایج نشان داد که ترکیب 3 روش تحلیل مؤلفه اصلی (با در نظر گرفتن 3 عامل اصلی)، رویکرد پیش‌پردازش Bagging و درخت تصادفی، با ضریب همبستگی برابر با 98/0، ریشه میانگین مربعات خطا برابر با 17/2، میانگین خطای قدر مطلق برابر با 52/1 و ضریب ویلموت اصلاح شده برابر با 97/0 می‌تواند دقت بالایی در تخمین مقادیر عددی شاخص کیفی آب شرب داشته باشد. براساس نتایج کلی به دست آمده، در صورت کمبود نمونه‌های آزمایشگاهی و یا عدم دسترسی به تمام پارامترهای شیمیایی، روش‌های معرفی شده در این مطالعه، به علت دقت بالا جهت تخمین شاخص کیفی آب شرب قابل توصیه خواهند بود.

کلیدواژه‌ها

الگوریتم رلیف؛ تبدیل موجک؛ تحلیل مؤلفه اصلی؛ رویکرد پیش‌پردازش Bagging؛ ضریب ویلموت اصلاح شده

مراجع