ارزیابی چندین مدل برنامه‌ریزی بیان ژنی و سری‌های زمانی برای تنظیم سناریوهای تعدیل سطح آب زیرزمینی دشت شبستر (حاشیه دریاچه ارومیه)

منابع آب زیرزمینی یکی از مهمترین منایع آب در تولید محصولات کشاورزی در کشور است. برداشت بی رویه و بهره برداری مداوم از این منبع، کاهش قابل توجه سطح آب زیرزمینی در دشت های مختلف را موجب گردیده است. با توجه به شرایط و وضعیت موجود دریاچه ارومیه، بهره‌برداری بهینه و پایدار از منابع آب زیرزمینی در حاشیه این دریاچه، از رویکرد مدیریت منابع آب، ضروری و مهم است. اولین گام برای آغاز استفاده پایدار، مدل‏بندی کمی وضعیت موجود مصرف و گام بعدی آینده‌نگاری بهره‌برداری از این منبع آب است. با توجه به قابلیت و توانمندی روش‌های مدل‏بندی و پیش‌بینی رفتار پدیده‌های مهندسی آب، این پژوهش با هدف تحلیل نوسانات سطح آب زیرزمینی و آینده‏پژوهی آن در حاشیه دریاچه ارومیه با 20 مدل برنامه‌ریزی بیان ژنی و سری‌های زمانی انجام گردید. برای مدل‏بندی و آزمون از داده‌های 35 سال استفاده گردید و آینده‏پژوهی برای 10 سال از 1400 تا 1410 صورت گرفت. پس از ارزیابی کارآیی مدل‌ها با آماره‌های معتبر، برنامه‌ریزی بیان‌ژنی با سه زیردرخت (ژن) به عنوان مناسب‏ترین مدل تشخیص داده شد. آماره‌های سنجش مدل بهینه به صورت rmse برابر 26/،0mse برابر 0.07، rae برابر 0.58، rse برابر 0.28، rrse برابر 0.52 و ضریب همبستگی برابر 0.87 و ضریب تعیین برابر 0.76 بود. نتایج نشان داد سطح آب زیرزمینی از سال 1365 تاکنون حدود 11.2 متر کاهش داشته است. برای کاهش اثرات روند نزولی سطح آب و مدیریت بهینه مصرف آب زیرزمینی، سناریوهای مختلف تعدیل و صرفه‏جویی با شروع از سال 1400 در نظر گرفته شد. افت تجمعی سطح آب در انتهای سال هدف (1410) نسبت به سال 1365 در صورت تداوم روند کنونی مصرف، 12.6 متر (معادل 241 میلیون مترمکعب) و در صورت اجرایی نمودن برنامه صرفه‏جویی 10 درصد، افت تجمعی برابر 11.4 متر، 15 درصد 10.7 متر و سناریوی 20 درصد برابر 10.1 متر خواهد بود. اصلاح الگوی کشت در دشت با رویکرد استفاده از گیاهان با نیاز آبی نسبتا کم، تسطیح اراضی زراعی و استفاده از برنامه‏ریزی مناسب کم آبیاری از راهکارهایی است که می‌تواند افت سطح ایستابی در دشت را تعدیل نماید.

evaluation of several models of genetic expression programming and time series to provide groundwater balancing scenarios in shabestar plain (east of urmia lake)

the optimal and sustainable application of groundwater resources in east the urmia lake is essential and important from the view point of water resource management. quantifying the current and projecting consumption are the first step for the initiation of sustainable utilization of groundwater. due to the potential of modeling and projecting behavior of phenomena in water engineering, this study aimed to analyze the fluctuation of groundwater level in the east of the urmia lake. in this study, groundwater levels for 45 years with methods of genetic expression programming (gep) and time series (ts) were modeled and evaluated. groundwater level data during 1986 2021 was applied for modeling and testing; during 2022 2031 applied for future study, respectively. then, the model of gep with three genes was recognized as the most appropriate model. evaluation criterion for optimum model were as rmse= 0.26, mse= 0.07, rae= 0.58, rse=0.26, rrse=0.52, r=0.87 and r2= 0.76. results showed that since 1986, the groundwater level was reduced about 11.2 m. several scenarios for groundwater balancing scenarios starting from 2021 were considered to reduce the effects of the decreasing trend of water level and optimal management of groundwater consumption. relative to the 1986, the cumulative reduction of the water levels at the end of year 1410 will be 12.6 m in case of current trend of consumption; and 11.4m, 10.7 m, 10.1 m in case of water balancing as 10%, 15% and 20%, respectively. improving cultivation patterns with crops having relatively low water requirement, leveling of lands and suitable deficit irrigation scheduling are the solutions that could balance the water levels in the region.