پایان نامه بررسی اثرات برخی ترکیبات گیاهی بر خواص فیزیک و شیمیایی گل شاخه بریده آنتوریوم

پایان­ نامه کارشناسی ارشد

عنوان:

مطالعه اثرات برخی ترکیبات گیاهی بر خواص فیزیک و شیمیایی گل شاخه بریده آنتوریوم

با فرمت قابل ویرایش word

تعداد صفحات:  120 صفحه

تکه های از متن به عنوان نمونه :

چکیده:

به منظور بررسی اثرات غلظت­های مختلف بنزیل­آدنین، پراکسیدهیدروژن و اسیدسالیسیلیک بر خواص فیزیکوشیمیایی گل شاخه بریده آنتوریوم، سه آزمایش مجزا در قالب طرح کاملا تصادفی با 5 تکرار در آزمایش اول و دوم و 8 تکرار در آزمایش سوم در آزمایشگاه پس از برداشت دانشگاه محقق اردبیلی طی سال 92-93 اجرا شد. غلظت­های استفاده شده از تیمار اسیدسالیسیلیک در هر سه آزمایش یکسان بود ولی غلظت­های تیمارهای دیگر در هر سه آزمایش متفاوت بود. نتایج حاصل از آزمایش اول نشان داد که سطح 100 پی­پی­ام بنزیل­آدنین تأثیر معنی­داری بر طول عمرگلجایی­، محلول جذب شده و وزن­تر نسبی داشت و غلظت­های 1 و 1000 پی­پی­ام اثر معنی­داری نداشتند. تیمار پراکسیدهیدروژن در غلظت 25 مایکرومولار اثر معنی­داری بر عمرگلجایی، محلول جذب شده و وزن­تر نسبی داشت در حالیکه غلظت­های بالاتر (50 و 100مایکرومولار) اثر معنی­داری نداشتند. نتایج حاصل از آزمایش اول و دوم نشان داد که اسیدسالیسیلیک باعث بهبود طول عمرگلجایی، محلول جذب شده و وزن­تر نسبی نسبت به شاهد شد ولی اختلاف معنی­داری با آن نشان نداد. و غلظت 5/0 میلی­مولار در آزمایش اول و دوم بالاترین عمر گلجایی را دارا بود. نتایج حاصل از آزمایش دوم نشان دادکه سطوح 100،50 و 200 پی­پی­ام بنزیل­آدنین تأثیر معنی­داری بر صفات مورد ارزیابی داشته و سطح 100 پی­پی­ام طول عمر گلجایی بالاتری داشت. در حالیکه غلظت 400 پی­پی­ام تفاوت معنی­داری با شاهد نداشت. تیمار پراکسیدهیدروژن در غلظت­های 5، 15 و 25 مایکرومولار اثر معنی­داری بر صفات مورد ارزیابی داشته در حالیکه غلظت 35 مایکرومولار تفاوت معنی­داری با شاهد نداشت. نتایج حاصل از آزمایش سوم نشان داد که همه سطوح بنزیل­آدنین اثر معنی­داری بر صفات مورد ارزیابی داشتند و سطح 100 پی­پی­ام طول عمر گلجایی بالاتری داشت. تیمار پراکسیدهیدروژن نیز تأثیر معنی­داری بر صفات مورد ارزیابی داشت و غلظت 10 مایکرومولار عمر گلجایی بالاتری را دارا بود. تیمار اسیدسالیسیلیک در همه سطوح اثر معنی­داری بر صفات مورد ارزیابی داشت و غلظت 5/0 میلی­مولار عمر گلجایی بالاتری داشت. همچنین اثر همه تیمارها در آزمایش سوم بر میزان قند محلول و نشت یونی در سطح احتمال 1 درصد معنی­دار بود.

کلید واژه­ها: اسیدسالیسیلیک، بنزیل­آدنین، پراکسیدهیدروژن، عمر گلجایی

فهرست مطالب

شماره و عنوان مطالب

صفحه

فصل اول: کلیات پژوهش

1-1 - مقدمه.................................................................................................................... 2

1-2- اهمیت علم فیزیولوژی پس از برداشت ................................................................ 3

1-3- اهمیت علم فیزیولوژی پس از برداشت در گیاهان زینتی...................................... 4

1-4- عوامل تاثیر گذار در عدم موفقیت صادرات گل های بریده.................................... 5

1-5- عوامل موثر در طول عمر گیاهان زینتی................................................................. 6

1-6- دلایل کاهش طول عمر پس از برداشت گل............................................................. 6

1-7- عوامل محیطی موثر در طول عمر گل های شاخه بریده ........................................ 7

1-7-1- نور......................................................................................................... 7

1-7-2- دما........................................................................................................ 7

1-7-3- آبیاری.................................................................................................. 8

1-7-4- تهویه گلخانه........................................................................................ 8

1-8- زمان برداشت گل های شاخه بریده...................................................................... 8

1-9- شرایط نگهداری گل­های شاخه بریده..................................................................... 9

1-10- گیاهشناسی آنتوریوم.......................................................................................... 10

1-11- اهمیت و جایگاه................................................................................................... 10

1-12- شرایط نگهداری گل شاخه بریده آنتوریوم.......................................................... 11

1-13- گلدهی................................................................................................................ 11

1-14- برداشت.............................................................................................................. 11

1-15- عوامل موثر بر رشد و نمو آنتوریوم.................................................................... 12

1-15-1- دما...................................................................................................... 12

1-15-2- نور..................................................................................................... 13

1-15-3- رطوبت.............................................................................................. 13

1-15-4- تغذیه................................................................................................ 14

1-16- روش­های تکثیر آنتوریوم................................................................................... 15

1-16-1- ازدیاد با بذر........................................................................................ 15

1-16-2- ازدیاد رویشی..................................................................................... 16

1-16-2-1- قلمه­گیری.......................................................................... 16

1-16-2-2- خوابانیدن.......................................................................... 16

1-16-2-3- تقسیم کردن ................................................................... 16

1-16-2-4- - ازدیاد از طریق کشت بافت............................................ 16

1-17- پس از برداشت آنتوریوم.................................................................................... 17

1-18- محلول­های محافظ گل....................................................................................... 17

1-18-1- قند ................................................................................................... 18

1-18-2- ترکیبات ضد­اتیلنی........................................................................... 19

1-18-2-1- ترکیبات نقره..................................................................... 19

1-18-2-2- متیل سیکلوپروپن (1-MCP.......................................... 19

1-18-2-3- آمینواکسی استیک اسید (AOA)................................. 19

1-18-2-4- الکل ................................................................................. 20

1-18-2-5- ضد اتیلن­های دیگر.......................................................... 20

1-18-2-6- آنتی­باکتری­ها و اسیدی کننده­ها...................................... 20

1-18-2-7- کیفیت آب........................................................................ 21

1-19- مروری بر پیشینه پژوهش.................................................................................. 21

1-19-1- اسید­ سالیسیلیک.......................................................................................... 21

1-19-2- پراکسید هیدروژن....................................................................................... 23

1-19-3- سایتوکنین­ها................................................................................................ 26

1-20- مهمترین اهداف پژوهش............................................................................................28

فصل دوم: مواد و روش پژوهش

2-1- مواد و روش شناسی پژوهش................................................................................ 30

2-2- آماده سازی تیمارهای آزمایش............................................................................ 32

2-3- شاخص‌های ارزیابی............................................................................................. 32

2-3-1 عمر گلجایی.......................................................................................... 32

2-3-2- محلول جذب شده............................................................................. 33

2-3-3- وزن تر نسبی.................................................................................... 33

2-3-4- نشت یونی......................................................................................... 33

2-3-5- قند محلول........................................................................................ 34

2-4- روش تجزیه آماری............................................................................................. 35

2-5- فاصله زمانی اندازه­گیری شاخص­ها..................................................................... 35

2-6- علائم اختصاری................................................................................................... 35

فصل سوم: نتایج و یافته­های پژوهش

1-3- نتایج آزمایش اول................................................................................................ 41

3-1-1- عمر گلجایی......................................................................................... 41

3- 1-2- میزان محلول جذب شده.................................................................. 42

3-1-3- وزن تر نسبی..................................................................................... 46

3-1-4- نتیجه­گیری کلی آزمایش اول.............................................................. 50

3-2- نتایج آزمایش دوم............................................................................................... 51

3-2-1- عمر گلجایی........................................................................................ 51

3-2-2- میزان محلول جذب شده................................................................... 52

3-2-3- وزن تر نسبی..................................................................................... 56

3-2-4- نتیجه­گیری کلی آزمایش دوم............................................................. 60

3-3- نتایج آزمایش سوم............................................................................................. 61

3-3-1- عمر گلجایی........................................................................................ 61

3-3-2- میزان محلول جذب شده.................................................................. 62

3-3-3- وزن تر نسبی.................................................................................... 66

3-3-4- قند محلول........................................................................................ 70

3-3-5- نشت یونی........................................................................................ 73

فصل چهارم: نتیجه­گیری و بحث

بنزیل­آدنین................................................................................................................. 78

پراکسیدهیدروژن...................................................................................................................81

اسیدسالیسیلیک..................................................................................................................83

نتیجه­گیری کلی....................................................................................................................86

پیشنهادات...........................................................................................................................87

فهرست جدول­ها

شماره و عنوان جدول

صفحه

جدول 3- 1- تجزیه واریانس تأثیر غلظت­های مختلف تیمارها بر طول عمر گل شاخه بریده آنتوریوم ................ 41

جدول 3-2- تجزیه واریانس تأثیر غلظت­های مختلف تیمارها بر میزان محلول جذب شده در گل شاخه بریده آنتوریوم 43

جدول 3-3- مقایسه میانگین تأثیر تیمارهای مختلف بر مقدار محلول جذب شده در گل شاخه بریده آنتوریوم . 44

جدول 3-4- تجزیه واریانس تأثیر غلظت­های مختلف تیمارها بر وزن تر نسبی در گل شاخه بریده آنتوریوم ...... 47

جدول 3-5- مقایسه میانگین تأثیر تیمارهای مختلف بر وزن تر نسبی در گل شاخه بریده آنتوریوم..................... 48

جدول 3-6- تجزیه واریانس تأثیر غلظت­های مختلف تیمارها بر طول عمر گل شاخه بریده آنتوریوم................. 51

جدول 3- 7- تجزیه واریانس تأثیر غلظت­های مختلف تیمارها بر میزان محلول جذب شده در گل شاخه بریده آنتوریوم 53

جدول3- 8- مقایسه میانگین تأثیر تیمارهای مختلف بر مقدار محلول جذب شده در گل شاخه بریده آنتوریوم.. 54

جدول 3- 9- تجزیه واریانس تأثیر غلظت­های مختلف تیمارها بر وزن تر نسبی در گل شاخه بریده آنتوریوم...... 57

جدول3-10- مقایسه میانگین تأثیر تیمارهای مختلف بر مقدار محلول جذب شده در گل شاخه بریده آنتوریوم ........ 58

جدول3-11- تجزیه واریانس تاثیر غلطت­های مختلف تیمار­ها بر طول عمر گل شاخه بریده آنتوریوم ............... 61

جدول 3-12-تجزیه واریانس تأثیر غلظت­های مختلف تیمار­ها بر میزان محلول جذب شده در گل بریده آنتوریوم ..... 63

جدول 3-13- مقایسه میانگین تأثیر تیمار­های مختلف بر مقدار محلول جذب شده در گل بریده آنتوریوم ......... 64

جدول 3-14-تجزیه واریانس تأثیر غلظت­های مختلف تیمار­ها بر وزن تر نسبی در گل شاخه بریده آنتوریوم ..... 67

جدول 3- 15- مقایسه میانگین تأثیر تیمار­های مختلف بر وزن تر نسبی در گل شاخه بریده آنتوریوم .............. 68

جدول 3- 16- تجزیه واریانس تأثیر غلظت­های مختلف تیمار­ها بر میزان قند محلول در گل شاخه بریده آنتوریوم ..... 70

جدول 3- 17- مقایسه میانگین تأثیر تیمار­های مختلف بر میزان قند محلول در گل شاخه بریده آنتوریوم ....... 71

جدول 3- 18- تجزیه واریانس تأثیر غلظت­های مختلف تیمارها بر نشت یونی در گل شاخه بریده آنتوریوم................. 73

جدول 3-19- مقایسه میانگین تأثیر تیمارهای مختلف بر میزان نشت یونی در گل شاخه بریده آنتوریوم          74
فهرست شکل­ها

شماره و عنوان شکل

صفحه

شکل 2-1- نمودار استاندارد گلوکز ................................................................................................................................. 35

شکل 2-2- برش مجدد شاخه گل­ها ....................................................................................................................... 36

شکل 2-3- تیمار نمودن گل­ها ................................................................................................................................ 36

شکل 2-4- انتقال به اتاقک پس از برداشت ............................................................................................................ 36

شکل 2-5- تعیین عمر گلجایی ............................................................................................................................... 37

شکل 2-6- اندازه­گیری وزن تر نسبی ...................................................................................................................... 37

شکل 2-7- اندازه­گیری میزان محلول جذب شده ................................................................................................... 37

شکل 2-8- دستگاه EC متر برای اندازه­گیری نشت یونی ...................................................................................... 38

شکل 2-9- دستگاه سانتریفیوژ برای استخراج عصاره قند محلول .......................................................................... 38

شکل 2-10- حمام بن­ماری برای قرار دادن عصاره استخراج شده .......................................................................... 38

شکل 2-11- دستگاه اسپکتروفتومتر برای اندازه­گیری قند محلول ......................................................................... 39

شکل 2-12- تعیین طول موج 625­ نانومتر در اسپکتروفتومتر .............................................................................. 39

شکل 3-1- تأثیر تیمارهای مختلف بر طول عمر گل شاخه بریده آنتوریوم ........................................................... 42

شکل 3-2- تأثیر غلظت­های مختلف بنزیل­آدنین بر میزان محلول جذب شده در تیمارهای مختلف .................... 45

شکل 3-3- تأثیر غلظت­های مختلف پراکسیدهیدروژن بر میزان محلول جذب شده در تیمارهای مختلف ........... 45

شکل 3-4- تأثیر غلظت­های مختلف اسیدسالیسیلیک بر میزان محلول جذب شده در تیمارهای مختلف ............ 45

شکل 3-5- تأثیر غلظت­های مختلف بنزیل­آدنین بر وزن تر نسبی در تیمارهای مختلف ....................................... 49

شکل 3-6- تأثیر غلظت­های مختلف پراکسیدهیدروژن بر وزن تر نسبی در تیمارها مختلف ................................. 49

شکل 3-7- تأثیر غلظت­های مختلف اسیدسالیسیلیک بر وزن تر نسبی در تیمارهای مختلف ............................... 49

شکل 3- 8- تأثیر تیمارهای مختلف بر طول عمر گل شاخه بریده آنتوریوم .......................................................... 52

شکل 3-9- تأثیر غلظت­های مختلف بنزیل­آدنین بر میزان محلول جذب شده در تیمارهای مختلف .................... 55

شکل 3-10- تأثیر غلظت­های مختلف پراکسیدهیدروژن بر میزان محلول جذب شده در تیمارهای مختلف ........ 55

شکل 3-11- تأثیر غلظت­های مختلف اسیدسالیسیلیک بر میزان محلول جذب شده در تیمارهای مختلف ......... 55

شکل 3-12- تأثیر غلظت­های مختلف بنزیل­آدنین بر وزن تر نسبی در تیمارهای مختلف .................................... 59

شکل 3-13- تأثیر غلظت­های مختلف پراکسیدهیدروژن بر وزن تر نسبی در تیمارهای مختلف ........................... 59

شکل 3-14- تأثیر غلظت­های مختلف اسیدسالیسیلیک بر وزن تر نسبی در تیمارهای مختلف ............................ 59

شکل 3-15- تاثیر تیمار­های مختلف بر طول عمر گل شاخه بریده آنتوریوم......................................................... 62

شکل 3-16- تأثیر غلظت­های مختلف بنزیل­آدنین بر مقدار محلول جذب شده در تیمارهای مختلف .................. 65

شکل 3-17- تأثیر غلظت­های مختلف پراکسیدهیدروژن بر مقدار محلول جذب شده در تیمارهای مختلف.......... 65

شکل 3-16- تأثیر غلظت­های مختلف اسیدسالیسیلیک بر مقدار محلول جذب شده در تیمارهای مختلف .......... 65

شکل 3-19- تأثیر غلظت­های مختلف بنزیل­آدنین بر وزن تر نسبی در تیمارهای مختلف .................................... 69

شکل 3-20- تأثیر غلظت­های مختلف پراکسید­هیدروژن بر وزن تر نسبی در تیمارهای مختلف ........................... 69

شکل 3-21- تأثیر غلظت­های مختلف اسیدسالیسیلیک بر وزن تر نسبی در تیمارهای مختلف ............................ 69

شکل 3-22- تأثیر غلظت­های مختلف بنزیل­آدنین بر قند محلول ......................................................................... 72

شکل 3-23- تأثیر غلظت­های مختلف پراکسیدهیدروژن بر قند محلول ................................................................ 72

شکل 3-24- تأثیر غلظت­های مختلف اسیدسالیسیلیک بر قند محلول ................................................................. 72

شکل 3-25- تأثیر غلظت­های مختلف بنزیل­آدنین بر نشت یونی........................................................................... 75

شکل 3-26- تأثیر غلظت­های مختلف پراکسیدهیدروژن بر نشت یونی ................................................................. 75

شکل 3-27- تأثیر غلظت­های مختلف اسیدسالیسیلیک بر نشت یونی................................................................... 75

شکل 3-28- اثر سطوح مختلف بنزیل­آدنین بر عمر گلجایی گل شاخه بریده آنتوریوم......................................... 76

شکل 3-29-اثر سطوح مختلف پراکسیدهیدروژن بر عمر گلجایی گل شاخه بریده آنتوریوم.................................. 76

شکل 2-30- اثر سطوح مختلف اسیدسالیسیلیک بر عمر گلجایی گل شاخه بریده آنتوریوم................................. 76

 

ارزیابی عملکرد مدل‌ های هوشمند نروفازی و شبکه‌ های عصبی مصنوعی در پیش‌ بینی و شبیه‌ سازی پارامتر

ارزیابی عملکرد مدل‌ های هوشمند نروفازی و شبکه‌های عصبی مصنوعی در پیش‌بینی و شبیه‌سازی پارامتر کیفیTDS  رودخانه‌ ها

فهرست مطالب:

فصل اول: مفاهیم اولیه…………………………………… 8

1-1 مقدمه ………………………………….8

1-2  پیش بینی هیدرولوژیکی…………………………………… 9

1-2-1  مدل‌سازی برای پیش‌بینی………………………………….. 10

1-2-1-1  تعیین پیش بینی کننده مناسب……………………………………. 10

1-2-1-2  تعیین مدل مناسب……………………………………. 11

1-2-1-3    واسنجی…………………………………. 11

1-2-1-4    صحت سنجی مدل………………………………….. 11

1-3  تحلیل سری‌های زمانی…………………………………… 12

1-3-1  بررسی فرایندهای غیر قطعی………………………………….. 13

1-3-2  مدل‌های پیش‌بینی مفهومی………………………………….. 13

1-4   کیفیت آب……………………………………14

1-4-1 کل مواد جامد محلول (TDS) ………………………………….14

1-4-2 هدایت الکتریکی(EC)…………………………………. 15

1-5  کلیات تحقیق………………………………….. 15

1-5-1  هدف از انجام پروژه…………………………………. 15

1-5-2 چهارچوب کلی پایان نامه………………………………….. 16

فصل دوم: مروری بر تحقیقات و مطالعات انجام شده…………………. 18

2-1  مقدمه …………………………………. 18

2-2  مروری بر ادبیات موضوع………………………………….. 19

2-2-1  شبکه‌های عصبی مصنوعی در هیدرولوژی…………………… 19

2-2-2 تحقیقات انجام شده در زمینه‌ی مدلسازی پارامترهای کیفی رودخانه‌ها…….20

2-2-3 تحقیقات انجام شده در زمینه‌ی سیستم استنتاج عصبی- فازی…………. 25

2-2-4 تحقیقات انجام شده در زمینه‌ی مدل‌های هیبرید…………………….. 27

فصل سوم: مدل هوشمند شبکه‌های عصبی مصنوعی……………………… 31

3-1   مقدمه …………………………………. 31

3-1-1 تاریخچه شبکه‌های عصبی………………………………….. 32

3-1-2  دلایل استفاده از شبکه‌های عصبی مصنوعی…………………………… 33

3-1-2-1    قابلیت یادگیری………………………………….33

3-1-2-2  پراکندگی اطلاعات «پردازش اطلاعات به صورت متن»………………… 34

3-1-2-3  قابلیت تعمیم …………………………………. 34

3-1-2-4 پردازش موازی…………………………………… 34

3-1-2-5 مقاوم بودن………………………………….  35

3-2  توابع انتقال………………………………….35

3-2-1 خواص توابع سیگموئیدی…………………………………… 35

3-2-2 تابع تانژانت هیپربولیک tansig…………………………………..

3-3  معماری شبکه‌های عصبی…………………………………… 37

3-3-1 نورون با یک بردار به عنوان ورودی…………………………………… 37

3-3-2  شبکه یک لایه………………………………….. 38

3-4  قوانین یادگیری…………………………………… 38

3-4-1  شبکه‌های پس انتشار………………………………….. 39

3-4-2 شبکه‌های Feedforward…………………………………..

3-4-3 آموزش شبکه………………………………….. 40

3-4-3-1  الگوریتم پس انتشار………………………………….. 41

3-4-3-2 الگوریتم Levenberg- Marquardt……………………………..

3-4-3-3 توقف زودرس……………………………………. 42

3-4-3-4  محدودیت‌های شبکه‌های پس انتشار…………………….. 42

فصل چهارم:منطق فازی و مدل ترکیبی عصبی-فازی (ANFIS)………. 43

4-1   مقدمه …………………………………. 43

4-1-1  سیستم‌های فازی…………………………………… 43

4-1-2  تاریخچه………………………………….. 44

4-2 منطق فازی چیست؟………………………………….. 45

4-2-1 توصیف منطق فازی…………………………………… 45

4-2-2  دلایل استفاده از منطق فازی…………………………………… 46

4-2-3 هدف منطق فازی…………………………………… 47

4-3  اصول در منطق فازی…………………………………… 48

4-3-1  مجموعه‌های فازی…………………………………… 48

4-3-2  توابع عضویت در منطق فازی…………………………………… 49

4-3-3  عملیات منطقی…………………………………..50

4-3-4 قواعد if – then…………………………………..

4-4  سیستم‌های استنتاج فازی…………………………………… 53

4-4-1 تعریف سیستم‌های استنتاج فازی………………………………. 53

4-4-2 استنتاج فازی به روش سوگنو………………………………….. 54

4-4-3 مقایسه روش‌های ممدانی و سوگنو………………………………….. 54

4-5  ANFIS ………………………………….

4-5-1  ANFIS چیست؟………………………………….. 55

4-5-2  یادگیری مدل و استنتاج از طریق ANFIS…………………………………..

4-5-3  ساختار FIS و تنظیم پارامتر………………………………….. 55

4-5-4  شبکه های یادگیرنده تطابقی عصبی فازی ANFIS………………………..

4-5-5  معتبرسازی مدل با استفاده از مجموعه داده‌های آزمایشی و داده‌های وارسی…….58

4-5-6  محدودیت‌های ANFIS…………………………………..

4-5-7 ساختار و نحوه‌ی ایجاد مدل نروفازی…………………………………… 59

4-5-7-1 افراز شبکه‌ای…………………………………. 60

4-5-7-2  کلاسترینگ تفاضلی…………………………………… 60

4-5-7-3    C – Means فازی…………………………………… 61

فصل پنجم: تدوین مدل‌های هوشمند شبیه‌سازی و پیش‌بینی پارامترهای کیفی……..63

5-1  مقدمه …………………………………. 63

5-1-1 مدل‌های مورد استفاده…………………………………. 65

5-1-2  مشخصات حوزه رودخانه و ایستگاه مورد مطالعه……………………….. 65

5-1-3 بررسی سازگاری داده‌ها…………………………………. 68

5-2 انتخاب ورودی…………………………………… 69

5-2-1  انتخاب ورودی مدل‌ها برای شبیه‌سازی پارامترهای کیفی………………… 69

5-2-2  انتخاب ورودی مدل‌ها برای پیش‌بینی پارامترهای کیفی………………….. 70

5-3   طراحی شبکه عصبی…………………………………… 72

5-3-1  تعداد لایه‌های مخفی مورد نیاز………………………………….. 72

5-3-2  تعداد نورون‌های مورد نیاز لایۀ مخفی………………………………….. 73

5-3-3 نوع توابع انتقال مورد استفاده ………………………………….73

5-3-3-1 نرمال سازی داده‌ها…………………………………. 74

5-3-4  انتخاب توابع آموزش شبکه………………………………….. 74

5-3-5 ساختار شبکه عصبی مورد استفاده ………………………………….76

5-3-6 الگوریتم شبکه عصبی طراحی شده برای شبیه‌سازی و پیش‌بینی تغیرات شوری…….76

5-4  ارزیابی مدل‌ها…………………………………. 78

5-4-1  ریشه میانگین مربعات خطا…………………………………. 78

5-4-2 میانگین درصد خطای مطلق………………………………….. 78

5-4-3 ضریب کارایی شبکه………………………………….. 78

5-4-4 میانگین خطای مطلق………………………………….. 79

5-4-5 مجذور ضریب همبستگی…………………………………. 79

5-5  نتایج پیش‌بینی پارامترهای کیفی رودخانه آب‌شیرین-ایستگاه گرآب……………. 79

5-5-1 نروفازی  (ANFIS)…………………………………. 79

5-5-1-1 نروفازی در پیش‌بینیEC  با ساختار genfis2………………….

5-5-1-2 نروفازی در پیش‌بینیEC  با ساختار genfis3…………………….

5-5-2 شبکه‌های عصبی در پیش‌بینی EC گام زمانی آینده ایستگاه گراب…………….. 85

5-6 نتایج شبیه‌سازی پارامترهای کیفی رودخانه آب‌شیرین-ایستگاه گرآب……………. 89

5-6-1  شیبه‌سازی TDS با نروفازی genfis1…………………………………..

5-6-2   شیبه‌سازی TDS با نروفازی genfis2…………………………………..

5-6-3   شبکه‌های عصبی در شبیه‌سازی TDS ایستگاه گراب……………………. 91

5-6-4   مقایسه نتایج شبیه‌سازی مدل‌های شبکه عصبی و نروفازی…………….. 94

5-7   مدلسازی مربوط به رودخانه رود زرد (ایستگاه ماشین) ………………………95

5-7-1 منطقه مورد مطالعه………………………………….. 95

5-7-1  نتایج پیش‌بینی پارامتر کیفیTDS  رودخانه رود زرد…………………….. 96

5-7-2-1    نروفازی در پیش‌بینیTDS گام زمانی آینده رودخانه رود زرد-ایستگاه ماشین………96

5-7-2-2    شبکه‌های عصبی در پیش‌بینی TDS گام زمانی آینده رودخانه رود زرد-ایستگاه ماشین…..97

5-7-2-3    مقایسه نتایج پیش‌بینی مدل‌های شبکه عصبی و نروفازی……………98

5-7-2 نتایج شبیه‌سازی پارامتر کیفی  TDSرودخانه رود زرد………………….98

5-7-3-1     نروفازی در شبیه‌سازی TDS  رودخانه رود زرد-ایستگاه ماشین…………….98

5-7-3-2    شبکه‌های عصبی در شبیه‌سازی TDS گام زمانی آینده رودخانه رود زرد-ایستگاه ماشین…….99

5-7-3-3    مقایسه نتایج شبیه‌سازی مدل‌های شبکه عصبی و نروفازی رودخانه رود زرد………….99

فصل ششم: نتایج و پیشنهادات………………………………………….101

6-1   کلیات…………………………………. 101

6-2 مزایای پارامترهای کیفی مدلسازی شده…………………………………. 102

6-3  بهبود نتایج در تحقیقات آتی…………………………………..104

منابع و مراجع…………………………………. 106

الف: منابع فارسی………………………………….. 106

ب: منابع لاتین………………………………….  107

پیوست الف : Genfis1 ………………………………….

پیوست ب   : Genfis2 ………………………………….

پیوست ت   : Genfis3………………………………….

چکیده:

رودخانه‌ها از مهم‌ترین و متداول‌ترین منابع تأمین آب آشامیدنی، کشاورزی و صنعتی به شمار می‌آیند. این منابع به علت عبور از بسترهای مختلف و ارتباط مستقیم با محیط پیرامون خود نوسانات کیفی زیادی دارند. از اینرو پیش‌بینی کیفیت جریان رودخانه‌ها که پدیده‌ای غیر قطعی، تصادفی و تأثیرپذیر از برخی عوامل طبیعی و غیر طبیعی می‌باشد، نقش مهمی در مدیریت کیفی منابع آب ایفا می‌نماید. با توجه به نواقص موجود در داده‌های آماری می‌توان از نتایج مدل‌های شبیه‌سازی به منظور کشف نواقص، اصلاح یا تکمیل داده‌ها استفاده نمود. در راستای بررسی وضعیت کیفی یک منبع آبی، شاخص‌هایی برای کنترل کیفیت منابع آب در نظر گرفته می‌شود. جهت تحقق این امر، غلظت مواد جامد محلول (TDS) و هدایت الکتریکی (EC) ایستگاه هیدرومتری گراب واقع در رودخانه آب شیرین، برای پیش‌بینی و شبیه‌سازی تغییرات شوری مورد ارزیابی قرار گرفته است. در مدل‌های پیش‌بینی، با حفظ پیوستگی زمانی از ورودی‌های تأخیری ماهانه کل جامدات محلول برای تخمین شوری استفاده شده است و در مدل‌های شبیه‌سازی به دلیل عدم لزوم حفظ پیوستگی زمانی و کاهش خطای مدلسازی‌ها، ترکیب تصادفی مجموع آنیون‌ها و کاتیون‌ها به عنوان ورودی مدل مورد استفاده قرار گرفته است. در این مطالعه الگوریتم‌های هوشمند شبکه‌های عصبی مصنوعی و فازی-عصبی، برای مدل‌سازی سری‌های زمانی که شرایطی از قبیل ایستایی را برای به‌کارگیری تکنیک‌های کلاسیک ندارند، مورد استفاده قرار گرفته‌اند. نتایج، حاکی از عملکرد تقریبا مشابه دو روش فوق با دقت قابل قبولی در مدل‌سازی پارامترهای کیفی حوضه مطالعاتی می‌باشد. در پایان با توجه به نتایج بدست آمده، مدل نروفازی در مقایسه با شبکه عصبی دارای عدم قطعیت کمتری در مقادیر خروجی می‌باشد؛ به طوری که در عرض محدوده‌ی اطمینان اکثر مدلسازی‌ها، عملکرد بهتری از خود نشان می‌دهد.

فصل اول: مفاهیم اولیه

1-1- مقدمه

یکی از مهم‌ترین عوامل توسعه هر منطقه در دسترس بودن منابع آب با کیفیت است. شناخت وضعیت آلودگی رودخانه‌ها سبب گردیده است، برنامه‌ریزی‌های مدیریتی به منظور کنترل کیفیت آب رودخانه‌ها در آینده از اهمیت بیشتری برخوردار ­گردد. پیش‌بینی کیفیت جریان رودخانه‌ها در بازه‌های زمانی آینده، با وجود تاثیرپذیری از برخی عوامل طبیعی و غیر طبیعی، نقش مهمی در مدیریت کیفیت منابع آب ایفا می‌نماید.

با پیش‌بینی نمودن کیفیت جریان رودخانه‌ها علاوه بر مدیریت بهره‌برداری منابع آب به منظور تأمین نیاز، و اجازه‌ی برداشت‌های کشاورزی و صنعتی بیشتر در بازه‌های زمانی که رودخانه از آلودگی بیشتری برخوردار است می‌توان با استفاده از مسیرهای انحرافی از ورود جریان‌های با بار آلودگی بالا که تأثیر نامطلوبی بر کیفیت آب مخازن دارد جلوگیری به عمل آورد. همچنین به دلیل وجود نقص داده‌های آماری در داده‌های کمی و کیفی ایستگاه‌های هیدرومتری می‌توان از نتایج مدل‌ شبیه‌سازی پارامترهای کیفی به منظور صحت، کشف نواقص، اصلاح یا تکمیل داده‌ها استفاده نمود. مدل‌های تجربی که بدون توجه به پارامترهای مورد استفاده، سعی در ایجاد رابطه‌ای بین داده‌های ورودی و خروجی دارند به مدل‌های هوشمند مشهور هستند. در واقع منطق فازی، محاسبات عصبی و الگوریتم‌های ژنتیک شالوده‌های علم محاسبات نرم را تشکیل می‌دهند. بر خلاف محاسبات سخت[1]، محاسبات نرم[2] با عدم قطعیت موجود در دنیای واقعی سازگار می‌باشد. می‌توان اصول پایه در محاسبات نرم را در قالب یک جمله و به صورت زیر بیان نمود:

«بهره برداری از تلورانس نادرستی، عدم قطعیت و حقیقت جزئی^[3] در راستای رسیدن به یک راه حل انعطاف پذیر، محکم و کم هزینه»[63]

در پیش‌بینی پارامترهای کیفی می‌توان از تاخیرهای زمانی همان پارامتر، به دلیل فراوانی و دسترسی بیشتر نسبت به سایر پارامترها از جمله دبی، دما، رنگ و … به عنوان ورودی‌های مدل استفاده کرد. در واقع یکی از روش‌های پیش‌بینی فرایندهای طبیعی و غیر طبیعی از جمله آلودگی، استفاده از سری‌های زمانی تاخیری همان پارامتر به عنوان پیش‌بینی کننده می‌باشد. 1- هدف اصلی در این تحقیق استفاده از مدل‌های هوشمند شبکه عصبی و فازی-عصبی در تخمین شوری یک گام زمانی آینده با بررسی تاثیر سری های زمانی تاخیری ماهانه، در منطقه مورد مطالعه می‌باشد.

2- در ادامه مسئله شبیه‌سازی TDS با استفاده از غلظت یون‌های مختلف موجود در آب، PH و دبی به عنوان ورودی مدل‌ها مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. تغییرات TDS با دیگر پارامترهای کیفی در رودخانه‌های مختلف محاسبه شده که در بین این پارامترها مجموع آنیون و مجموع کاتیون به عنوان ورودی‌های مدل شبیه‌سازی انتخاب شده است و نتایج مربوط به هر کدام از مدل‌ها مورد بحث و بررسی قرار گرفته است.

2-1- پیشبینی هیدرولوژیکی

پیش‌بینی^[1] در هیدرولوژی به معنی تخمین شرایط هیدرولوژیکی و هواشناسی در یک بازه زمانی خاص می‌باشد. پیش‌بینی‌های هیدرولوژیکی را می‌توان به دو دسته کوتاه مدت و بلند مدت تقسیم نمود. پیش‌بینی‌های کوتاه مدت اغلب دارای افق زمانی در حد چند روز می‌باشند و به منظور هشدار و بهره‌برداری زمان واقعی سیستم‌های منابع آب به کار می‌روند. در مقابل پیش‌بینی‌های بلند مدت، دارای افق زمانی بیش از یک هفته تا یک سال می‌باشند و برای مدیریت منابع آب مانند تخصیص آب برای آبیاری و کاهش اثرات خشکسالی از طریق مدیریت منابع آب به کار می‌روند.

پیش‌بینی کوتاه مدت معمولاً از دقت بیشتری برخوردار بوده و آسان‌تر به دست می‌آید. روابط ریاضی و فیزیکی برای این پیش‌بینی‌ها بیشتر مورد توجه قرار گرفته و قابلیت شبیه‌سازی بهتری دارند. در مقابل پیش‌بینی‌های بلند مدت به علل مختلف دارای خطای بیشتری بوده و از پیچیدگی‌های بیشتری در مدل‌سازی و شبیه‌سازی برخوردارند. به همین اندازه اهمیت آن‌ها برای یک سیستم مدیریت منابع آب بسیار زیاد می‌باشد به طوری که افزایش میزان اندکی از دقت در این پیش‌بینی‌ها فواید زیادی را عاید سیستم بهره برداری خواهد نمود. نخستین و بدیهی‌ترین فایده حاصل از پیش‌بینی‌ها با افق‌های زمانی بلند مدت، پویاتر شدن تصمیم گیری‌های مبتنی بر ذخیره و آزاد سازی آب می‌باشد [14].

از این رو پیش‌بینی‌های ماهانه و فصلی مربوط به پارامترهای کیفی رودخانه‌ها و تغییرات شوری جزء پیش‌بینی‌های بلند مدت محسوب می‌شود و نتایج حاصل از این پیش‌بینی‌ها در مدیریت کیفیت منابع آب اهمیت بسزایی دارد.