پیش‌بینی بلندمدت مصرف آب شهری با استفاده از شبکه بیزین (مطالعه موردی: شهرستان نیشابور)

نویسندگان

1 دانشکده مهندسی عمران، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران

2 دانشکده مهندسی عمران، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران

3 دانشکده مهندسی عمران، پردیس دانشکده‎های فنی، دانشگاه تهران

4 دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی ارومیه

doi
10.22034/jcee.2021.31917.1763
چکیده

با توجه به مشکل کمبود آب در کشور، پیش‎بینی بلندمدت مصرف آب شهری می‌تواند به عنوان یک راه‌حل مؤثر برای سیاست‌گذاری‌های مدیریت تقاضا و آب‌رسانی در شبکه توزیع‌ آب شهری اتخاذ شود. برای تحقق این امر لزوم تدوین مدلی که بتواند با دقت بالا، پیچیدگی و تأثیر عوامل مختلف بر میزان مصرف آب و عدم قطعیت هریک از این عوامل را نشان دهد، محسوس است. گسترش عدم قطعیت در طول بازه پیش‌بینی سبب شده است که علاوه بر روش‌های قطعی، روش‌های احتمالاتی از جمله شبکه بیزین (Bayesian Network) نیز مورد بررسی قرار گیرد. شبکه‌های بیزین با توجه به ساختار احتمالاتی، سهولت در نظر گرفتن عدم قطعیت در پیش‌بینی و نیز لحاظ نمودن روابط علّی، برای پیش‌بینی مصرف آب شهری بسیار مطلوب است. در این مقاله با استفاده از شبکه‎ بیزین، دو مدل برای پیش‎بینی بلندمدت مصرف آب شهرستان نیشابور ارائه شده است. همچنین کارایی مد‌ل‌های بیزین مزبور در مقایسه با تابع استون- گری و حساسیت مدل‌های ارائه‌شده نسبت به ساختار شبکه‌ای و دسته‌بندی داده‌ها مورد ارزیابی قرار گرفته است. نتایج بررسی‌های صورت گرفته نشان می‌دهد مدل‌های پیشنهادی توانایی پیش‌بینی بلندمدت مصرف آب با دقت بالا را دارند. مقایسه انجام‌شده میان شبکه‌های بیزین و تابع استون-گری (Stone-Geary function) نشان‌دهنده بالاتر بودن دقت شبکه بیزین به­ میزان 50 درصد نسبت به تابع استون-گری است، به‌طوری‌که درصد میانگین خطای مطلق برای مدل بیزین برابر با 05/0 و برای مدل استون- گری برابر با 1/0 به‌دست‌آمده است. همچنین تابع استون- گری حداکثر مقادیر پیش‌بینی‌شده برای مصرف سرانه آب را کم­تر از مدل بیزین و حداقل مصرف را نیز بیشتر از مدل بیزین پیش‌بینی می‌کند.