مقایسه مدل‌هایSVM وANN در شبیه‌سازی سطح آب زیرزمینی چاه‌های مشاهده‌ای دشت نهاوند – استان همدان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 هیئت علمی، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا ، همدان، ایران

2 دانش آموخته ارشد منابع آب گروه علوم و مهندسی آب دانشگاه بوعلی سینا

3 دانشجوی رشته منابع آب دکتری

10.22125/iwe.2023.418876.1754

چکیده

منابع آب زیرزمینی از مهمترین منابع تأمین آب هستند، لذا مدل‌سازی آنها حائز اهمیت می‌باشد. در این میان مطالعه و بررسی نوسانات سـطح آب زیرزمینی از نظر مطالعات مدیریتی، ایجاد سازه‌های مهندسی، مصارف کشاورزی و حصول آب‌های زیرزمینی با کیفیـت بـالا از اهمیـت بـالایی برخـوردار است. در این تحقیق از مدل ماشین بردار پشتیبان (SVM) و شبکه عصبی مصنوعی (ANN) برای شبیه‌سازی ماهانه سطح آب زیرزمینی دشت نهاوند در استان همدان در یک دوره 20 ساله (1396-1376) در محیط Matlab استفاده شد. در این دوره 20 ساله، 14 سال برای آموزش و 3 سال برای واسنجی و همچنین 3 سال برای صحت سنجی مدل تقسیم شد. که مقایسه آماری نتایج به کمک شاخص‌های ضریب همبستگی (r) و خطای استاندارد (SE) صورت گرفت. برای شبیه‌سازی سطح آب زیرزمینی از چهار حلقه چاه مشاهده‌ای به همراه متغیرهای سطح آب زیرزمینی، بارش، تبخیر و دما، استفاده شد. بیشترین دقت از بین این دو مدل در مدل SVM است که دارای 11/0SE = در حالت آموزش و 03/0 در حالت آزمون است. همچنین میزان ضریب همبستگی در حالت آزمون % 98 است. با توجه به دقت مناسب روش SVM در شبیه‌سازی سطح آب زیرزمینی نتایج حاکی از تابع کرنل RBF ،با واریانس 6523 و گاما 23/527 برای حالت بهینه است. نتایج این مطالعه نشان داد که استفاده از رویکرد SVM جهت شبیه‌سازی سطح آب زیرزمینی و ارزیابی پارامترهای ورودی جهت شبیه‌سازی می-تواند علاوه بر کاهش تعداد پارامترهای ورودی دقت مناسبی را جهت شبیه‌سازی نشان دهد

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Comparison of SVM and ANN models in simulation the Groundwater level of observation wells in Nahavand Plain - Hamedan Province

نویسندگان [English]

  • Abdollah Taheritizro 1
  • Mehdi Talebi Afkham 2
  • rojin fasihi 3
1 Associate Professor, Department of water Science and Engineering, Faculty of Agriculture, BASU, Iran
2 Dept of water and science BASU Hamedan
3 Dept. of Water and science BASU Hamedan Iran
چکیده [English]

In this research, support vector machine (SVM) and artificial neural network (ANN) were used to simulate the monthly Groundwater level of Nahavand plain located in Hamedan province. Twenty years data (1997-2017) were used by engaging Matlab software. From these data, 14 years were used for training, 3 years for calibration and finally 3 years used for model validation. The statistical comparison of the results was also attempted with the aid of correlation coefficient (r) and standard error (SE). Four observation wells were used along with the variables of Groundwater level, precipitation, evaporation and temperature to simulate the Groundwater level. The highest accuracy among these two models is SVM model, which has SE = 0.11 in the training mode and 0.03 in the test mode. Also, the correlation coefficient in the test mode is 98%. Considering the appropriate accuracy of SVM method in simulating the groundwater level, the results indicate that, the RBF kernel function, with a variance of 6523 and a gamma of 527.23 for the optimal mode. The results of this study showed by using the SVM approach is more realistic in simulation of groundwater level and evaluation of the input parameters. In addition this could help in reducing the number of input parameters as well as can show appropriate accuracy for the simulation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Groundwater level
  • Nahavand plain
  • SVM
  • Matlab