استفاده از روش هاي مختلف فازي براي بهينه سازي مدل دراستيك در ارزيابي آسيب پذيري آبخوان، مطالعه موردي: آبخوان دشت تبريز

Using Different Fuzzy Logic Methods to Optimize DRASTIC Model, Case Study: Tabriz Plain Aquifer

با توجه به تمركز جمعيت، فعاليت هاي كشاورزي و كارخانه هاي صنعتي در دشت تبريز، ارزيابي آسيب پذيري آبخوان اين دشت براي توسعه، مديريت، ‌تصميمات كاربري اراضي و جلوگيري از آلودگي آب هاي زيرزميني ضرورري به نظر مي رسد. در اين پژوهش، آسيب پذيري آبخوان پيچيده دشت تبريز در برابر آلودگي به كمك مدل دراستيك در محيط GIS بررسي شده و بهينه سازي اين مدل توسط روش هاي مختلف فازي صورت گرفت. در مدل دراستيك از پارامترهاي موثر در ارزيابي آسيب پذيري سفره آب زيرزميني شامل ژرفاي سطح ايستابي، تغذيه خالص، جنس محيط آبخوان، نوع خاك، شيب توپوگرافي، مواد تشكيل دهنده ناحيه غيراشباع و هدايت هيدروليكي استفاده مي شود كه به صورت هفت لايه در نرم افزار ArcGIS تهيه شدند و با وزن دهي و رتبه بندي و تلفيق اين هفت لايه، نقشه نهايي آسيب پذيري آب زيرزميني نسبت به آلودگي تهيه و شاخص دراستيك براي منطقه بين 40 تا 126 برآورد شد. براي صحت سنجي مدل، از داده هاي غلظت نيترات در آب زيرزميني منطقه استفاده شد كه نشان داد همبستگي نسبي بين غلظت نيترات و مدل دراستيك تهيه شده وجود دارد. به منظور بهينه سازي مدل دراستيك، از روش هاي فازي ساجنو، ممداني و لارسن استفاده گرديد. براي اين منظور، پارامترهاي دراستيك به عنوان داده هاي ورودي و شاخص آسيب پذيري به عنوان خروجي براي مدل هاي فازي تعريف شدند و مقادير نيترات مربوطه به دو دسته آموزش و آزمايش تقسيم شد. شاخص آسيب پذيري مربوط به مرحله آموزش با مقادير نيترات مربوطه تصحيح گرديد و پس از آموزش مدل، با استفاده از مقادير نيترات نتايج مدل ها در مرحله آزمايش مورد ارزيابي قرار گرفت. نتايج به دست آمده از مدل هاي مختلف فازي نشان دادند كه روش فازي ساجنو روشي كارآ و مفيد براي بهينه سازي مدل دراستيك است. بر اساس مدل نهايي، نواحي خاوري منطقه در محدوده شهر تبريز داراي بيشترين ميزان پتانسيل آلودگي مي باشند.

With respect to the concentration of population, agricultural activities and industrial manufactures in Tabriz Plain area, vulnerability assessment of the plain aquifer is very useful for development, management, decision making for land use and preventing groundwater contamination. In this research, vulnerability of the Tabriz plain complex aquifer to contamination was considered by DRASTIC model in GIS media and different fuzzy logic methods adapted to optimize the model. The DRASTIC model uses seven environmental parameters effective on assessment of aquifers vulnerability such as Depth to groundwater level, net Recharge, Aquifer media, Soil media, Topography, Impact of vadose zone, and hydraulic Conductivity, which created as seven layers in ArcGIS media and weighted, rated and compiled, finally groundwater contamination vulnerability map was prepared and the DRASTIC index for the study area calculated between 40 to 126. The vulnerability map created by DRASTIC is compared to nitrate data and the results indicated a relative correlation between the nitrate level and vulnerability index. The Sugeno, Mamdani and Larsen fuzzy logic methods were adapted for optimizing the weights of the DRASTIC parameters. For this purpose, the DRASTIC parameters as input data and the vulnerability index as output data were defined for fuzzy models and nitrate concentration data were divided in two categories for training and test steps. The output of model in training step was corrected by related nitrate concentration, and after model training, the output of model in test step was verified by nitrate concentration. The results obtained from different fuzzy models show that the Sugeno fuzzy logic model is an applicable and useful method for optimizing DRASTIC model. According to the final model results, the eastern part of the area, inside the Tabriz city limits, has the maximum potential rate for contamination.