بهینه‌سازی شبکۀ پایش کمی و کیفی آب زیرزمینی با استفاده از روش‌های آماری و MCDM

مقدمه و هدفآب‌های زیرزمینی در تأمین نیازهای جوامع در بخش‌های گوناگون شرب، صنعت و کشاورزی و غیره نقش مهمی دارد. اهمیت این منابع حیاتی، در مناطق خشک و نیمه‌خشک که با کاهش نزولات جوی مواجه هستند، دوچندان است. زیرا، در این مناطق آبخوان‌ها به‌عنوان اصلی‌ترین منابع تأمین آب جوامع به‌شمار می‌آیند. همچنین، به‌دلیل موقعیت مکانی این منابع در مناطق ساحلی، با اثرات زمینی و تغییرات آب و هوایی دریایی مواجه هستند و هم‌زمان نیز تحت تأثیر فعالیت‌های انسانی می‌باشند. ازاین‌رو، آگاهی از ویژگی‌های کمی و کیفی سفره‌های آب زیرزمینی و پایش آن‌ها موضوع بسیار ضروری تلقی می‌شود. پایش پیوستة شبکۀ آب زیرزمینی مستلزم صرف هزینه، وقت، کار و نیروی انسانی است و بهینه‌سازی شبکۀ پایش می‌تواند راهکار مفیدی برای کاهش مشکلات نامبرده باشد. بنابراین،  پژوهش با هدف بهینه‌سازی شبکۀ پایش آب زیرزمینی در دشت گهکم سعادت‌آباد استان هرمزگان با استفاده از روش‌های آماری اجرا شد.مواد و روش‌هادر این پژوهش ابتدا با استفاده از بررسی منابع، دستورالعمل‌های وزارت نیرو و استفاده از دیدگاه خبرگان آب زیرزمینی، 9 معیار (میانگین سالانۀ سطح آب زیرزمینی، میانگین سالانۀ افت آب زیرمینی، هدایت آبی، تراکم چاه‌های بهره‌برداری، فاصله از رود، سازند زمین‌شناسی، کاربری زمین‌، فاصله از گسل و فاصله از چشمه و قنات) انتخاب شدند. سپس، با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی (AHP)، هر کدام از معیارها وزن‌دهی شدند و نقشۀ مربوط به هر یک از آن‌ها برای انجام فرایند مکان‌یابی تهیه شد. در این پژوهش، به‌منظور اجرای فرایند مکان‌یابی چاه‌های مشاهده‌ای از مدل‌های تصمیم‌گیری چندمعیاره TOPSIS و WASPAS استفاده شد. سپس، به منظور ارزیابی شبکۀ پایش کنونی با نتایج مکان‌یابی، شبکۀ تیسن مربوط به هر آبخوان رسم شد. همچنین، میانگین امتیاز نقشه‌های مکان‌یابی در هر پلیگون تیسن به‌دست آمد. برای هر چاه و هر پولیگون، چاه‌هایی که میانگین امتیاز کمتر از 0/3 داشتند، به‌عنوان چاه‌های نامناسب انتخاب شدند. سپس، به‌منظور اطمینان از صحت انتخاب چاه‌های نامناسب، آزمون همگنی پتیت و استاندارد بهنجارداده‌های آب زیرزمینی در چاه‌های نامناسب، اجرا شد. در گام بعد برای مشخص کردن اهمیت نسبی 40 چاه موجود در منطقه از روش تجزیه و تحلیل مؤلفه‌های اصلی (PCA) استفاده شد و چاه‌های با اهمیت نسبی کم، حذف شدند. سپس، برای آگاهی از اندازة خطای استاندارد ناشی از حذف چاه‌ها، از روش درون‌یابی کریجینگ استفاده شد. سرانجام، به‌منظور گروه‌بندی چاه‌ها با ویژگی‌های مشابه، عمل خوشه‌بندی آن‌ها انجام شد.نتایج و بحثنتایج وزن‌دهی معیارها با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی نشان داد که از میان 9 معیار استفاده شده در پژوهش، معیار تراکم چاه‌های بهره‌برداری با وزن 0/217 و معیار فاصله از گسل با وزن 0/031 به‌ترتیب رتبۀ اول و آخر را به‌دست آورده‌اند. مقایسة مدل‌های تصمیم‌گیری چندمعیاره برای فرایند مکان‌یابی نیز بیانگر دقت یکسان هر دو مدل TOPSIS و WASPAS بود. ازاین‌رو، نقشۀ میانگین دو مدل تهیه شد و برای انجام گام‌های بعدی پژوهش استفاده شد. بر پایة نتایج ارزیابی شبکۀ پایش کنونی با نتایج مکان‌یابی (شبکۀ بهینه)، تعداد 3 چاه به‌عنوان چاه‌های نامناسب شناسایی شد. همچنین، بر اساس اندازة ارزش  P value مربوط به آزمون پتیت و آزمون استاندارد بهنجار، مشخص شد که هر سه چاه به‌عنوان چاه‌های ناهمگن به‌درستی انتخاب‌شده‌اند. بر اساس یافته‌های به‌دست‌آمده از روش PCA نیز تعداد 6 چاه (شمارة 8، 9، 15، 10، 32 و 37 ) در گروه چاه‌های با اهمیت نسبی منفی بودند که این تعداد چاه حذف شدند. اندازة خطای استاندارد پس از حذف چاه‌های کم اهمیت، 14% افزایش یافت و تفاوت محسوسی ایجاد نشد. ازاین‌رو، بر اساس نتایج این پژوهش، می‌توان چاه‌های کم اهمیت را از شبکۀ پایش حذف کرد. همچنین، 40 چاه موجود در دشت گهکم سعادت‌آباد درون 5 خوشه، طبقه‌بندی شدند.نتیجه‌گیری و پیشنهادهاهدف اصلی این پژوهش، بهینه‌سازی شبکۀ پایش آب زیرزمینی از دیدگاه کمی و کیفی با استفاده از مدل‌های آماری و MCDM بود. نتایج بیانگر کارایی و دقت زیاد روش‌های MCDM بود. بر اساس نقشۀ مکان‌یابی تولیدشده به‌وسیلة مدل‌های نامبرده برای چاه‌های مشاهده‌ای، منطقۀ مطالعه‌شده در 5 گروه از اولویت بسیارکم تا اولویت بسیار زیاد طبقه‌بندی شد. ازاین‌رو، مدیران آبخیز می‌توانند از یافته‌های این پژوهش برای توسعۀ شبکۀ پایش و صدور مجوزهای جدید برای حفر چاه‌های جدید در مکان‌های مناسب و نامناسب استفاده کنند. همچنین، با توجه به اهمیت پایش آب در مناطق ساحلی، استفاده از روش‌های تصمیم‌گیری چندمعیاره برای دیگر دشت‌های استان هرمزگان، نیز پیشنهاد می‌شود. به‌منظور مقایسۀ روش‌های گوناگون آماری، آب‌شناختی و داده‌کاوی مانند مدل‌های یادگیری ماشینی، استفادۀ هم‌زمان از آن‌ها در پژوهش‌های آینده پیشنهاد می‌شود. از سوی دیگر، در پژوهش‌های آینده برای ساخت شبکۀ پایش آب زیرزمینی، استفاده از معیارهای مؤثر دیگری مانند معیارهای تحلیل اقتصادی و هزینۀ ساخت شبکۀ پایش، معیارهای فاصله و مجاورت با دریا و معیارهای فاصله و نزدیکی به مسیرهای ارتباطی نیز پیشنهاد می‌شود.