رویکردهای نوین در مهندسی آب و محیط‌زیست
نشریه علمی

معرفی و کاربرد مدل تابع انتقال جهت پیش‌بینی فرآیند بارش-تراز آب زیرزمینی در استان گلستان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

یول آمان ناظری 1
نادر جندقی 2
مجتبی قره محمودلو 3
مجید عظیم محسنی 4

1 دانشجوی کارشناسی ارشد آبخیزداری، گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه گنبد کاووس

2 استادیار هیدرولوژی مهندسی، گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه گنبدکاووس، گنبد، ایران

3 استادیار هیدروژئولوژی زیست‌محیطی، گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه گنبدکاووس، گنبد، ایران

4 دانشیار آمار، گروه آمار، دانشکده علوم، دانشگاه گلستان، گرگان، ایران

https://doi.org/10.22034/nawee.2023.384861.1036
چکیده
ﺁﺏﻫﺎی ﺯﻳﺮﺯﻣﻴﻨﻲ یکی از ﺍﺭﺯﺷﻤﻨﺪﺗﺮﻳﻦ ﻣﻨﺎﺑﻊ ﺁبی در کشور ایران بوده که ﻋﻤﺪﺗﺎ ﺗﺤﺖ ﺗﺄﺛﻴﺮ ﺍﻟﮕﻮﻫﺎی ﺑﺎﺭﺵ ﺩﺭ ﻳﻚ ﻣﻨﻄﻘﻪ ﻗﺮﺍﺭ ﺩﺍﺭﻧﺪ. در پژوهش حاضر از آمار 30 ساله بارش و تراز آب زیرزمینی در سه حوزه آبخیز گالیکش، رامیان و محمدآباد جهت مدل­سازی بارش-تراز آب زیرزمینی استفاده شد. پیش­بینی مقادیر تراز آب زیرزمینی با استفاده از داده­های بارش برای 12 ماه آینده به کمک مدل تابع انتقال با استفاده از نرم­افزارهای MINITAB و SAS انجام شد. اعتبارسنجی مقادیر پیش­بینی شده با استفاده از شاخص­های MAD، RMSE و MAPE انجام شد. نتایج نشان داد با توجه به نمودارهای خودهمبستگی­نگار، در همه سری­های زمانی مورد استفاده روند فصلی با دوره تناوب 12 ماهه وجود دارد. نتایج نمودار خودهمبستگی متقابل نشان داد در حوزه­های آبخیز گالیکش و محمدآباد بارش با سه ماه تاخیر بر تراز آب زیرزمینی تاثیر مستقیم گذاشته است اما در حوزه آبخیز رامیان این تاخیر یک ماهه بود. همچنین مشخص شد مدل تابع انتقال در برازش مقادیر تراز آب زیرزمینی ماهانه در هر 3 حوزه آبخیز مورد بررسی عملکرد مناسبی داشته است.

کلیدواژه‌ها

تابع انتقال
همبستگی متقابل
مدل‌سازی
بارش
تراز آب زیرزمینی

عنوان مقاله English

Introduction and application of transfer function model to predict the process of rainfall-groundwater level in Golestan province

نویسندگان English

Youl Aman Nazeri 1
Nader Jandaghi 2
Mojtaba G. Mahmoodlu 3
Majid Azimmohseni 4
1 MSc in watershed management, Rangeland and Watershed Management Department, Faculty of Agriculture & Natural Resources, University of Gonbad Kavous, Gonbad, Iran
2 Assistant Professor in Engineering Hydrology, Rangeland and Watershed Management Department, Faculty of Agriculture & Natural Resources, University of Gonbad Kavous, Gonbad, Iran
3 Assistant Professor in Environmental hydrogeology, Rangeland and Watershed Management Department, Faculty of Agriculture & Natural Resources, University of Gonbad Kavous, Gonbad, Iran
4 Associate Professor in Statistics, Department of Statistics, Faculty of Science, Golestan University, Gorgan, Iran
چکیده English

Groundwater is one of the most valuable water resource in Iran, which is mainly influenced by rainfall patterns in a region. In the present study, 30-years rainfall and groundwater level data were used in the three watersheds of Galikesh, Ramian and Mohammadabad to model the rainfall and groundwater level. The prediction of the groundwater level using the rainfall data for the next 12 months was done using the Transfer Function (TF) and using SAS and MINITAB software. Validation of predicted values was done using MAD, RMSE and MAPE indices. The results showed that according to the autocorrelation diagrams, all time series have seasonal trend with a period of 12 months. The results of the autocorrelation diagrams showed that in Galikesh and Mohammadabad watersheds, rainfall has a direct effect on the groundwater level with a delay of three months, but in the Ramian watershed, this delay was one month. It was also found that the transfer function model had a good performance in fitting the monthly groundwater level in all 3 studied watersheds.

کلیدواژه‌ها English

Transfer Function
Cross Correlation
Modelling
Rainfall
Groundwater level
Bowerman B.L., O’Connel R. 1993. Forecasting and time series: Anapplied approach, Third edition, Amazon Publication, 722 p.
Eslahi M. 2003. Groundwork for the application of transfer function models to forecast rainfall in Tabriz region, 03rd Conference of Numerical Wether Prediction, Atmospheric Science and Meteorological Research Center, Tehran, Iran (In Persian).
Fistikoglu O., Gunduz O., Simsek C. 2016. The correlation between statistically downscaled precipitation data and groundwater level Records in North-Western Turkey. Water Resources Management, 15(7), pp 122 - 129.
Gunduz O., Simsek C. 2011. In fluence of climate change on shallow ground water resources: the link between precipitation and ground water levels in alluvial system. In proceedings of the NATO advanced research workshop (ARW) on climate change and its effects on water resources, edited by A. Baba, G. Tayffur, O.gunduz, K.W.F.Howard, M. J. Fricdel. Journal of Hydrology, 23 (51), pp. 225 - 234.
Jandaghi N., Azimmohseni M., Ghareh Mahmoodlu M. 2021. Rainfall-runoff process modeling using time series transfer function, Environmental Erosion Research Journal, 11(2), pp. 111-128 (In Persian).
Jandaghi N., Ghareh Mahmoodlu M., Nasiri A. 2021. Effect of Wet and Drought Periods on Physico -Chemical Properties of Groundwater Resources in the Eastern Part of Gorgan Plain, Desert Management, 9(2), 63-78 (In Persian).
 
Michiel P., Denie C.M.A., Dimmie M.D.H., Suzanne J.M.H.H. 2020. Applying transfer function-noise modelling to characterize soil moisture dynamics: a data-driven approach using remote sensing data. Environmental Modelling & Software, Vol. 131, pp. 1-15.
Nazeri Y.A., Jandaghi N., Ghareh Mahmoodlu M., Azimmohseni M. 2023. Relationship between rainfall and groundwater level using time-lagged regression, Master's thesis on watershed management, University of Gonbad Kavous, 52 p. (In Persian).
Rashidi S., Mohammadian M., Vagharfard H. 2016. Predicting of Groundwater Level Fluctuation Using ANN and ANFIS in Lailakh plain. International Journal of Advanced Biotechnology and Research, 7 (3), pp. 1078-1084.
Salem A. 2021. Forecasting rainfall in Saudi Arabia via transfer function models. Journal of Research in Environmental and Earth Sciences, 7(1), pp. 6-11.
Willem J.Z., Stefanie A.R.B., Aris L., Wilbert L.B. 2019. Automated Time Series Modeling for Piezometers in the National Database of the Netherlands. Groundwater, 57(6), pp. 834-843.
 
رویکردهای نوین در مهندسی آب و محیط‌زیست
دوره 1، شماره 2
مهر 1401
صفحه 138-148

صفحه اصلی

راهنمای نویسندگان

ارسال مقاله

داوران

تماس با ما