مکانیابی بهینه ایستگاه‌های پایش کیفیت آب سیستم رودخانه‌ای با استفاده از آنتروپی انتقال اطلاعات گسسته

در این مطالعه بهینه‌سازی توزیع مکانی ایستگاه‌های نمونه‌برداری کیفیت آب سیستم رودخانه‌ای با استفاده از تئوری آنتروپی اطلاعات در حوضه آبریز لواسانات و تهرانکرج با 11 ایستگاه نمونه‌برداری و برای 12 متغیر کیفی و کمی آب در یک دوره آماری 21 ساله مدنظر بوده است. بدین ترتیب در ابتدا با استفاده از تئوری آنتروپی گسسته انتقال اطلاعات، برای هر متغیر مورد مطالعه، نمودار توزیع فاصله بین ایستگاه‌ها و مقدار انتقال اطلاعات ترسیم شده و سپس با استفاده از روش تصمیم‌گیری چند معیاره تحلیل سلسله‌مراتبی (ahp) و با توجه به مصارف آب برای کشاورزی و شرب، وزن همه‌ی متغیرها با استفاده از نرم افزار expert choice تعیین گردید. بدین ترتیب فاصله بهینه بین ایستگاههای پایش به مقدار 14.1 کیلومتر بدست آمد. همچنین مقدار فاصله بهینه از روش ahp فازی نیز محاسبه شد که برابر با 13.83 کیلومتر بود. در ادامه با استفاده از نتایج گام قبلی و نیز استفاده از شاخص‌های دیگر همچون آنتروپی شانون و واریانس، سناریوهای مختلف جهت حذف یا افزایش تعداد ایستگاههای نمونه‌برداری معرفی و اجرا گردید. نتایج نشان‌دهنده کارآیی رویکرد پیشنهادی در بهینه کردن تعداد و پراکندگی ایستگاههای پایش کمی و کیفی آب در سیستم‌های رودخانه‌ای می‌باشد.

Optimal location of water quality monitoring stations in river systems by discrete transinformation entropy

In this study, optimization of location of sampling stations for water quality of river system using information entropy theory in Lavasanat and TehranKaraj catchments with 11 sampling stations for 12 water quality and quantity variables for a statistical period of 21 years has been considered. First, using the discrete transinformation entropy theory, a TD diagram was drawn for each variable, which indicates the distance between stations and transinformation. Then, using analytical hierarchical process (AHP) method and according to water consumption for agriculture and drinking, the weight of all variables was determined using Expert Choice software. The optimal distance between monitoring stations was obtained based on the total weight of each qualitative variable at its optimal distance of 14.1 km. Also, the optimal distance was calculated by fuzzy AHP method, which was 13.83 km. Then different scenarios were performed to eliminate or increase the number of sampling stations. The results show the efficiency of discrete entropy theory in combination with multicriteria decisionmaking method in optimizing the number and distribution of water quality monitoring stations in river systems.