ارزيابي و برآورد تغييرات مكاني سطح آب زيرزميني در دشت سراب با استفاده از روش‌هاي مختلف درون‌يابي

Assessment and estimation the spatial variation of groundwater level by various interpolation methods in Sarab plain

دشت سراب يكي از دشت‌هاي حاصلخيز استان آذربايجان شرقي است كه اقتصاد جوامع ساكن در آن به كشاورزي و دامداري وابسته مي‌باشد. در اين دشت به دليل شرايط خشك حاكم بر منطقه و بارش دريافتي كم، كشاورزان علاوه بر آب‌هاي سطحي از آب‌هاي زيرزميني به عنوان مكمل جهت آبياري مزارع و باغات استفاده مي‌نمايند. پژوهش حاضر بر آن بود تا با آزمون و مقايسه روش‌هاي مختلف درون‌يابي به روش مناسب جهت برآورد تغييرات مكاني سطح آب زيرزميني در دشت مزبور دست يابد. داده‌هاي مورد استفاده شامل داده‌هاي نمونه 50 چاه مشاهده‌اي در سال 1391 و روش‌هاي درون‌يابي شامل سه روش عكس فاصله وزني (IDW)، توابع شعاعي پايه (RBF) و كريجينگ بود. مقايسه دقت و كارايي مدل‌ها بر اساس روش اعتبارسنجي متقاطع و از طريق معيارهاي خطاي ميانگين اريب (MBE)، ريشه دوم ميانگين مربعات خطا (RMSE) و ضريب تعيين (R2) صورت گرفت. نتايج نهايي نشان داد كه روش كريجينگ (مدل Rational Quadratic) با خطاي RMSE و MBE به ترتيب برابر با 79/9 و 76/0- و R2 برابر با 31/0 ، در مقايسه با ساير مدل‌هاي مورد آزمون از بيشترين دقت و كارايي در برآورد مكاني سطح آب زيرزميني برخوردار مي‌باشد. بنابراين روش كريجينگ به عنوان روش بهينه جهت پهنه‌بندي سطح آب زيرزميني محدوده مورد مطالعه توصيه گرديد. اين واقعيت را مي‌توان به درنظرگرفتن توزيع فضايي و تغييرات ساختار فضايي داده‌ها توسط مدل كريجينگ نسبت داد. با توجه به نقشه‌هاي پهنه‌بندي مشخص گرديد كه سطح آب‌هاي زيرزميني در قسمت جنوبي محدوده مورد مطالعه نسبت به بخش‌هاي ديگر بالاتر بوده و بنابراين از لحاظ مديريت بهينه منابع آب زيرزميني در خور توجه اساسي است.

Sarab plain is one of the fertile plains of East Azarbayjan, NW Iran, where inhabitant’s economy is based on agriculture and ranch. Here, farmers exploit groundwater as supplement of surface water to irrigate their fields due to dominance of arid conditions and low precipitation. This study aimed to achieve the accurate method for estimating the spatial variations of groundwater level by comparison the different interpolation methods over the plain. Data include the sample data collected from 50 wells and interpolation methods include Inverse Distance Weighted (IDW), Radial Basis Functions (RBF) and Kriging. The methods were compared in terms of accuracy and efficiency by cross validation method, mean bias error (MBE), root mean square error (RMSE) and square of correlation coefficient (R2) between estimate and observed rates. Finally, the results showed that Kriging method (Rational Quadratic model) was the most efficient and accurate model among tested models for estimation of the groundwater level in the study area, having lowest estimation error (RMSE= 9/79) and highest square of the correlation coefficient between estimate and observed rates (R2= 0/31). So, Kriging method was proposed as optimal method for zoning the groundwater level over the area. This fact can related to considering the spatial distribution and structure of data by Kriging method. According to the zoning maps, the groundwater level in southern section is higher than other sections over the plain. So, it must be more attention to the southern section regarding the optimal management of the groundwater resources.