پيش‌بيني تغييرات مكاني- زماني سطح آب زير‌زميني در دشت بيرجند به روش كريجينگ

Spatial-temporal Prediction of Groundwater Level in Birjand Region Using Kriging Method

با توجه به محدوديت منابع آبي و خطر بحران آب در ايران و اينكه سالانه مقدار زيادي از ذخاير منابع آبي كشور به‌دليل برداشت بيش از حد كاهش يافته و منجر به بحراني شدن دشت‌ها و در نتيجه ايجاد بيلان منفي مي‌شود، يافتن راههايي براي پيش‌بيني مقدار سطح آّب قبل از حفر چاهها ضروري است. سطح آبهاي زير‌زميني متغيري است كه در طول زمان و مكان تغيير مي‌كند بنابراين مي‌توان آن را به‌عنوان يك مجموعه داده‌ي فضايي- زماني در نظر گرفت. در تحليل اين نوع داده‌ها، مدل‌سازي ساختار وابستگي فضايي- زماني ابزاري مهم براي پيش‌بيني متغير مورد مطالعه در مكان‌ها و زمان‌هاي دلخواه است. ساختار وابستگي فضايي- زماني داده‌هاي فضايي- زماني به‌كمك تابع هم‌تغييرنگار يا تغييرنگار مشخص مي‌شود. در حالت كلي تعيين هم‌تغييرنگار فضايي- زماني داده‌ها بسيار پيچيده است اما تحت فرض تفكيك‌پذيري هم‌تغييرنگار، مدل‌بندي ساختار وابستگي فضايي- زماني را مي‌توان با تركيبي از هم‌تغييرنگار صرفاً فضايي و صرفاً زماني انجام داد. در اين تحقيق ضمن شرح مختصري در خصوص انواع هم‌تغييرنگار فضايي- زماني تفكيك‌پذير و نحوه برآورد و مدل‌سازي آنها، ساختار همبستگي فضايي- زماني داده‌هاي مربوط به سطح آبهاي زير‌زميني مدل‌سازي شد. سپس منحني تراز پيش‌بيني سطح آبهاي زير‌زميني به‌روش كريجينگ عام تحت مدل‌هاي ضربي و جمعي- ضربي ارايه شده و دقت اين مدل‌ها براي پيش‌بيني فضايي- زماني سطح آبهاي زير‌زميني مورد ارزيابي قرار گرفت. با آنكه مدل جمعي- ضربي پيچيده‌تر از مدل ضربي است، نتايج حاصل از اين مطالعه نشان داد كه مدل ضربي با دقت بسيار مطلوبي مي‌تواند براي پيش‌بيني سطح آبهاي زيرزميني در ناحيه مورد مطالعه مورد استفاده قرار گيرد.

The water resources are limited and the groundwater levels decrease due to water abuse. This causes the lack of water problem in some regions of Iran. Therefore the hydrological and statistical methods needed for prediction of the water levels at a given location, region or times. The groundwater levels are variables changing by space and time, and their data can be considered as a spatial-temporal data set. Modeling of the correlation structures of such data is a major tool, for the prediction of unknown water level at some specified locations and times. This correlation structure is specified by fitting suitable variogram or covariogrammodels to the data. In this article some nonseparable covariance models were briefly reviewed. Then the spatial-temporal variogram of underground water levels were estimated as product and sum-product models. Finally the underground water levels of Birjand region was predicted using the universal kriging and give the contour map at the selected time. Moreover the prediction precision of different models were compared numerica