نازنین شاه کرمی

طراحی شبکه‌های پایش آب زیرزمینی نقشی کلیدی در مدیریت منابع آب و ارزیابی پویایی سفره‌های زیرزمینی دارد. با این حال، در بسیاری از مطالعات پیشین، فرض همگنی هیدروژئولوژیکی در کل دشت بدون توجه به تفاوت‌های مکانی پذیرفته شده و طراحی شبکه بر اساس شاخص‌های محدود و بدون زون‌بندی انجام شده است. هدف این پژوهش، ارائه رویکردی نوآورانه برای طراحی شبکه پایش در دشت اراک است که با بهره‌گیری از خوشه‌بندی، بهینه‌سازی و تصمیم‌گیری چندمعیاره، نمایی دقیق‌تر، اقتصادی‌تر و علمی‌تر از وضعیت منابع آب زیرزمینی ارائه می‌دهد. این تحقیق در دو بخش انجام گرفت. در بخش اول، با استفاده داده‌های ماهواره ثقل سنج GRACE(-FO) و مدل GLDAS روند تغییرات ذخایر آب زیرزمینی در دشت اراک، در ابتدا با قدرت تفکیک مکانی 25/0 درجه از سال 2002 تا 2021 مورد بررسی قرار گرفت. همچنین به منظور تعیین دقت داده‌های به دست آمده، این داده‌ها با داده‌های مشاهداتی 37 پیزومتر در دشت مقایسه و صحت‌سنجی شدند. سپس با استفاده الگوریتم هوش مصنوعی RFM خلا زمانی موجود بین داده‌های GRACE و GRACE-FO در بازه زمانی 6-2017 تا 6-2018 محاسبه شد. در ادامه، مجددا‌ با استفاده از داده‌های ماهواره ثقل سنج GRACE(-FO) و مدل GLDAS، روند تغییرات ذخایر آب زیرزمینی در دشت اراک، اینبار با قدرت تفکیک مکانی 1 درجه از سال 2002 تا 2021 بدست آمده و با بهره گیری از الگوریتم هوش مصنوعی RFM برای رسیدن به مقیاس مکانی 25/0، کوچک مقیاس گردیده و با نتایج متناظر حاصل از گام قبل مقایسه گردید. نتایج حاصل از صحت‌سنجی داده‌های ماهواره‌ای با مقیاس 25/0 دشت اراک و حصول ضریب همبستگی 66/0 تا 85/0 در مقیاس های زمانی ماهانه، فصلی و سالیانه حاکی از آن بود که مدل ماهواره‌ای دارای دقت مناسبی در تعیین روند تغییرات ذخایر آب زیرزمینی دشت اراک دارد. بر این اساس روند تغییرات تراز آب زیرزمینی در بازه زمانی مطالعاتی، نزولی با نرخی در حدود 5/0- سانتیمتر در سال بوده و مناطق جنوبی، جنوب غرب و غرب دشت بیشترین مقدار افت را داشته‌اند. در بخش دوم، در ابتدا، با تحلیل ۶ شاخص کلیدی شامل نوع سازند زمین‌شناسی، ضریب هدایت هیدرولیکی، تراز آب، عمق سنگ بستر، روند افت بلندمدت سطح ایستابی و شاخص‌های کیفی (EC، TDS و ...) داده‌های موجود استانداردسازی و به لایه‌های رستری تبدیل شدند. سپس با استفاده از الگوریتم خوشه‌بندی K-means، دشت به زون‌هایی با ویژگی‌های نسبتاً همگن تقسیم شد. سپس، با تعریف یک مدل برنامه‌ریزی خطی و در نظر گرفتن معیارهایی همچون حجم تخلیه، افت تراز و پراکندگی مکانی، تعداد بهینه چاه‌های مورد نیاز برای پایش در هر زون مشخص گردید. در نهایت، دو روش انتخاب بهینه شامل الگوریتم ژنتیک (GA) و روش تصمیم‌گیری چندمعیاره تاپسیس (TOPSIS) به‌طور مستقل برای انتخاب چاه‌های نماینده‌ی هر زون اجرا شدند و نتایج آن‌ها از نظر پوشش مکانی، میانگین افت، حجم تخلیه و تطابق با اهداف پروژه ارزیابی شدند. نتایج نشان داد که رویکرد سه‌مرحله‌ای پیشنهادی می‌تواند ضمن کاهش تعداد چاه‌های پایش تا حد قابل‌توجه، دقت برآورد پارامترهای کلیدی را حفظ کرده و ساختار مکانی دقیق‌تری از وضعیت آبخوان فراهم سازد. همچنین این روش به‌دلیل سادگی اجرا، شفافیت فرآیند تصمیم‌گیری، و قابلیت انطباق با داده‌های موجود می‌تواند به‌عنوان الگویی قابل تعمیم برای سایر دشت‌های ایران مورد استفاده قرار گیرد.