Prediction of Iran's Water Resources by Singular Spectrum Analysis Approach

Document Type : Original Article

Authors

1 department of economics, ayatollah borujerdi university.

2 assistant professor of economics.ayatollah borujerdi university

Abstract

According to the severe shortage of water resources in Iran, water resources forecast is one of the most important issues in the national policies. The purpose of this study was to evaluate the efficiency of the Singular Spectrum Analysis model in forecasting the amount of groundwater resources in Iran versus ARIMA model. Singular spectrum analysis is a method which is suitable for analysis of nonlinear and stationary time series. For this purpose, water resources time series from 1983 to 2015 were used annually and the short-term and medium-term forecasts obtained from the two models were compared. According to the results, the SSA method was able to perform better in short and medium term predictions compared to the ARIMA model. Correspondingly the results showed 70% improvement in prediction of one step ahead up to 88% improvement in prediction of 3 steps ahead.

Keywords


 
اندیشکده تدبیر آب ایران، (1393)، "آشنایی با منابع آب زیرزمینی"، اتاق بازرگانی، صنایع و معادن و کشاوورزی کرمان.
جفره، م.، و علیزاده، س،. (1388)، "بررسی نقش بازار در تخصیص بهینه منابع آب"، علوم اقتصادی؛ 2(8)، 79-95.
جلیلی کامجو، پ.، (1395)، "کاربرد نظریه طراحی مکانیسم و نظریه تطبیق در طراحی بازار آب: رویکرد نهادی"، مجله اقتصاد و الگوسازی، 7(26)، 121-138.
جلیلی کامجو، پ.، و خوش اخلاق، ر.، (1395)، "استفاده از نظریه بازی‌ها در تخصیص بهینه آب در زاینده‌رود"، مجله مطالعات اقتصاد کاربردی در ایران، 5(18)، 53-80.
خوش­اخلاق، ر.، (1383)، "اقتصاد آب"، ماهنامه اقتصاد ایران، 6(66)، 36-37.
خوش­اخلاق، ر.؛ عمادزاده، م.، و نورعلیزاده، ل.، (1379)، "تخمین تابع عرضه اقتصادی درازمدت آب درحوضه آب‌ریز رودخانه زاینده‌رود"، مجله اقتصاد کشاورزی و توسعه، 8(30)، 117-129.
دهنوی، ج.؛ فرزام فر، م.، و محتشمی، م.، (1390)، "پیش‌بینی عکس‌العمل بخش صنعت در کوتاه‌مدت به اجرای قانون هدفمندکردن یارانه‌ها، بررسی تغییرات در الگوی مصرف حامل‌های انرژی"، اولین کنفرانس بین‌المللی رویکردهای نوین نگهداشت انرژی، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران.
میرزاجانی بجستانی، م.، و ارمز، ا.، (1393)، "تحلیل مجموعه مقادیر تکین- مطالعه موردی بهای سکه"، نشریه دانشجویی آمار (ندا)، 12(2)، 30-39.
وزارت نیرو (1392)، "مطالعات بهنگام سازی طرح جامع آب کشور با رویکرد مدیریت بهم پیوسته منابع آبی"، گزارش دفتر برنامهریزی کلان آب و آبفا.
یارمحمدی، م.، و محمودوند، ر.، (1395)، "پیش‌بینی نرخ ارز با استفاده از روش تحلیل مجموعه‌ی مقادیر تکین"،فصلنامه مطالعات اقتصادی کاربردی ایران، 5(18)، 133-146.
Al Radif, A., (1999). "Integrated water resources management (IWRM): An approach to face the challenges of the next century and to avert future crises", Desalination, 124(1-3), 145-153.
Beneki, C., Yarmohammadi, M., (2014), "Forecasting exchange rates: An optimal approach", Journal of Systems Science and Complexity, 27(1), 21-28.
Broomhesd, D.S., and King, G.P., (1986), "Extracting qualitative dynamics from experimental data", Physica D: Nonlinear Phenomena, 20(2-3), 217-236.
Elsner, J.B., and Tsonis, A.A., (1996), Singular spectrum analysis: A new tool in time series analysis, Springer Science and Business Media, Print ISBN 978-1-4419-3266-2.
Fenghua, W., Jihong, X., Zhifang, H., and Xu, G., (2014), "Stock price prediction based on SSA and SVM", Procedia Computer Science, 31, 625-631.
Foster, S., and Loucks, D.P., (2006), "Non-renewable groundwater resources, A guidebook on socially-sustainable management for water-policy makers", IHP-IV Groundwater Series No. 10, UNESCO.
Golyandina, N., Nekrutkin, V., and Zhigljavsky, A., (2001), Analysis of time series structure: SSA and related technique, Chapman and Hall/CRC, New York, London.
Golyandina, N., and Zhigljavsky, A., (2013), Singular spectrum analysis for time series, Springer Briefs in Statistics, Springer. 10.1007/978-3-642-34913-3.
Hassani, H., (2007), "Singular spectrum analysis: Methodology and comparison, Journal of Data Science, 5(1), 239-257.
Mahmoudvand, R., and Rodrigues, P.C., (2016), "Missing value imputation in time series using Singular Spectrum Analysis", International Journal of Energy and Statistics, 4(1), 1-6.
Mohammad, Y., and Nishida, T., (2011), "On comparing SSA-based change point discovery algorithms", IEEE/SICE International Symposium on System Integration (SII), pp. 938-945.
UNWWAP, (2017), UN world water development report: Water for people, water for life, UNESCO and Berghahn Books.
Vaux Jr., H.J., and Howitt, R.E. (1984), "Managing water scarcity: An evaluation of interregional transfers", Water Resources Research, 20(7), 785-792.