پیش بینی سری های زمانی کیفیت آب رودخانه سفیدرود با استفاده از مدل های خطی تصادفی
چکیده
پیشبینی کیفیت آب رودخانهها به منظور مدیریت مناسب حوضه آنها ضروری است، تا بتوان برای کنترل مقدار آلایندهها و رساندن آنها به حد مجاز گامهایی برداشت. در مقاله حاضر، قابلیت پیشبینی سریهای زمانی پارامترهای هدایت الکتریکی و کلر ایستگاه آستانه از رودخانه سفیدرود با استفاده از مدلهای خطی تصادفی بررسی شده است. به منظور پیشبینی فصلی سریهای زمانی پارامترهای مذکور، از مدل خودهمبسته میانگین متحرک فصلی انباشته (sarima) استفاده شد. برای برازش این مدل از سریهای زمانی بین سالهای 1370 تا 1381، و به منظور صحت سنجی مدل از دادههای سالهای 1382 تا 1384 استفاده شد. ابتدا روند و ایستایی سریهای زمانی هدایت الکتریکی و کلر به ترتیب با آزمونهای من-کندال بررسی و پس از آن الگوهای فصلی 12 ماهه پس از تفاضلگیری مرتبه اول حذف شد. مدل سازی یک سری زمانی به طور کلی شامل سه مرحله است: شناسایی مدل، برآورد پارامترهای مدل، و کنترل تشخیصی. در مرحلةِ شناسایی، با استفاده از توابع خودهمبسته و خودهمبستةِ جزئی مدلهای مختلف sarima شناسایی و مدلی که کمترین مقدار ضریب آکائیک را داشت به عنوان بهترین مدل برازش داده شده انتخاب شد. پارامترهای مدل با استفاده از روش تخمین حداقل مربعات باقیماندهها برآورد شد. در مرحلة کنترل تشخیصی، مشاهده شد که باقیماندهء مدلها مستقل، همسان واریانس و دارای توزیع نرمال است. سریهای زمانی هدایت الکتریکی و کلر برای سالهای 1382 تا 1384 توسط مدلهای انتخاب شده پیشبینی شد. به منظور صحتسنجی مدل، میانگین و واریانس دادههای مشاهدهای و پیشبینی شده مقایسه شدند و اختلاف معنیداری بین آنها مشاهده نشد. ریشه خطای مربعات متوسط برای پارامترهای هدایت الکتریکی و کلر به ترتیب برابر 9/278 و 22/2 برآورد شد. به این ترتیب با اطمینان بالا میتوان روشمدلسازی sarima را برای پیشبینی مقادیر هدایت الکتریکی و غلظت کلر در ایستگاه آستانه از رودخانه سفیدرود پیشنهاد کرد.
نویسندگان و وابستگی سازمانی
- بهزاد جمالی — دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی منابع آب دانشگاه تهران
- کیومرث ابراهیمی — استادیار گروه مهندسی آبیاری و آبادانی دانشگاه تهران