پیش بینی سری های زمانی کیفیت آب رودخانه سفیدرود با استفاده از مدل های خطی تصادفی

پیش بینی کیفیت آب رودخانه ها به‌منظور مدیریت مناسب حوضه آنها ضروری است، تا بتوان برای کنترل مقدار آلاینده ها و رساندن آنها به حد مجاز گام هایی برداشت. در مقاله حاضر، قابلیت پیش بینی سری های زمانی پارامترهای هدایت الکتریکی و کلر ایستگاه آستانه از رودخانه سفیدرود با استفاده از مدل های خطی تصادفی بررسی شده است. به‌منظور پیش بینی فصلی سری های زمانی پارامترهای مذکور، از مدل خودهمبسته میانگین متحرک فصلی انباشته (sarima) استفاده شد. برای برازش این مدل از سری های زمانی بین سال های 1370 تا 1381، و به‌منظور صحت سنجی مدل از داده های سال های 1382 تا 1384 استفاده شد. ابتدا روند و ایستایی سری های زمانی هدایت الکتریکی و کلر به‌ترتیب با آزمون های من-کندال بررسی و پس از آن الگوهای فصلی 12 ماهه پس از تفاضل گیری مرتبه اول حذف شد. مدل‌سازی یک سری زمانی به‌طور کلی شامل سه مرحله است: شناسایی مدل، برآورد پارامترهای مدل، و کنترل تشخیصی. در مرحلهِ شناسایی، با استفاده از توابع خودهمبسته و خودهمبستهِ جزیی مدل های مختلف sarima شناسایی و مدلی که کمترین مقدار ضریب آکاییک را داشت به‌عنوان بهترین مدل برازش داده شده انتخاب شد. پارامترهای مدل با استفاده از روش تخمین حداقل مربعات باقیمانده ها برآورد شد. در مرحله کنترل تشخیصی، مشاهده شد که باقیماندهی مدل ها مستقل، همسان واریانس و دارای توزیع نرمال است. سری های زمانی هدایت الکتریکی و کلر برای سال های 1382 تا 1384 توسط مدل های انتخاب شده پیش بینی شد. به‌منظورصحت سنجی مدل، میانگین و واریانس داده های مشاهده ای و پیش بینی شده مقایسه شدند و اختلاف معنی داری بین آنها مشاهده نشد. ریشه خطای مربعات متوسط برای پارامترهای هدایت الکتریکی و کلر به‌ترتیب برابر 9/278 و 22/2 برآورد شد. به این ترتیب با اطمینان بالا می توان روش مدل سازی sarima را برای پیش بینی مقادیر هدایت الکتریکی و غلظت کلر در ایستگاه آستانه از رودخانه سفیدرود پیشنهاد کرد.