پهنه بندی کیفی آب رودخانه ها با استفاده از روش ترکیبی فازی(fuzzy) و تحلیل مولفه های اصلی (pca)، مطالعه موردی: رودخانه زاینده رود

پهنه بندی کیفیت آب رودخانه، از اولین و شاید مهم ترین گام ها در مدیریت کیفیت آب رودخانه به شمار می آید. چرا که دید تحلیلگر را نسبت به روند و چگونگی تغییرات آلودگی نسبت به زمان، مکان و شرایط خاص روشن می سازد. در این پایان نامه به منظور پیاده سازی این مفهوم مدیریتی در قالب منطقه مورد مطالعه رودخانه زاینده رود در ابتدا بنای ساخت یک الگوریتم طبقه بندی که در بر گیرنده بخش های مختلف همچون تعریف مسئله، مدل سازی و در نهایت شناخت مناطق مختلف با کیفیت های متفاوت گذاشته شده است. شنـاخت کیفیت آب-های سـطحی جهت مصارف شرب، صنعتی و کشـاورزی امری اجتـناب ناپذیر به نظر می رسد بنابراین از استانداردهای مخصوص نوع مصرف مورد مطالعه استفاده شده و نتایج بدست آمده مورد بررسی قرار گرفته است. همگام با پیشرفت و توسعه فناوری، اطلاعات بیشتر با شرایـط آسـان و در زمانی کوتـاه تر در اختیار انـسان قرار می گیرد. در مورد آب های سطحی، اطلاعات مربوطه را پردازش کرده و نتیجه خلاصه شده آن را برای کاربردهای مختلف به متخصصین ارائه شد. مسئله مهمی که وجود دارد، تعیین معیاری منطقی و درست برای آلودگی است. در تعیین این معیار، پارامترهای مختلفی از کیفیت آب با توجه به کیفیت آلاینده ها و اهداف کنترل آن مشارکت داشته، در نظر گرفتن توأم همه این پارامترها برای تحلیل کیفیت آب یک رودخانه مشکل و پیچیده بوده و نهایتاً با توجه به ضرورت نیاز به استفاده از ابزارها و مدل هایی که هرچه بیشتر به واقعیت مسئله نزدیک باشند، از روش تحلیل مولفه های اصلی در ساختار الگوریتم طبقه بندی، به منظور کاهش تعداد پارامترهای مورد بررسی استفاده شد. نتیجتاً هم زمان با کم کردن حجم اطلاعات و در نتیجه کم شدن حجم محاسبات از از دست رفتن اطلاعات مهم جلوگیری شد. با توجه به ویژگی های روش "تحلیل طبقه بندی فازی" این روش تکنیکی کارآمد و مفید برای شناخت و تحلیل آلودگی رودخانه ها و در پی آن استنتاج، استدلال، کنترل و تصمیم گیری صحیح در مدیریت کیفیت آب می باشد. نگرش این روش به مسئله از دو جنبه ی سودمند مورد بررسی قرار گرفت. جنبه اول، فراوانی و تنوع داده های مربوط به مسائل آلودگی رودخانه که همواره برای تصمیم گیری های مدیریتی گمراه کننده بوده است. برای رفع این مشکل، ابتدا با استفاده از رابطه فازی ممدانی به فازی سازی اطلاعات پرداخته شد و سپس ماتریس تجانس توسط روابط فازی تشکیل گردید. روش ریاضی "تحلیل طبقه بندی" یا " تحلیل گروه" با طبقه بندی و کالیبره کردن داده های فراوان، باعث روشن شدن نگرش نسبت به مسئله و به تبع، باعث تصمیم گیری صحیح در جهت حل معضل گردید. جنبه ی دوم، "تطابق" ابزار مورد استفاده با واقعیت مسئله در طبیعت است. در این راستا علم ریاضیات فازی نقش خود را ایفا و ویژگی مهم تطابق برای تکنیک مورد نظر با استفاده از تکنیک تثبیت ماتریس تشابه و تشکیل نمودار دینامیک طبقه بندی فراهم گردید. در نهایت با مشخص کردن حدود آستانه مناسب طبقه بندی کیفی صورت گرفته و نتایج مورد بررسی قرار گرفته شد. کارایی روش پیشنهادی با استفاده از اطلاعات کیفی جمع آوری شده از نقاط پایش کیفیت آب در طول رودخانه زاینده رود ارزیابی شده است. در ادامه به بررسی کیفی بازه های ایجاد شده پرداخته و برای هرکدام از بازه ها راه کارهایی برای بهبود کیفیت آب ارائه گردیده شد.