واسنجی چند هدفه مدل هیدرولوژیکی مفهومی مبتنی بر هیدروگراف واحد لحظه ای ژئومورفلوژیکی (مطالعه موردی: زیر حوضه قره سو)

Abstract

سابقه و هدف: یکی از راه‌های پیش‌بینی و برآورد مقدار رواناب حاصل از بارش نزولات جوی استفاده از مدل‌های هیدرولوژیکی است. واسنجی پارامترهای مؤثر در مدل‌های هیدرولوژیکی یکی از گام‌های اساسی در استفاده از این مدل‌ها می‌باشد. در این میان بهینه‌سازی چند هدفه یکی از موضوعات مهم و کاربردی می‌باشد. هدف این‌گونه بهینه‌سازی‌ها تعیین مقادیر پارامترهای مدل برای یافتن بهترین راه‌حل ممکن و دستیابی به اهداف مختلف است.مواد و روش‌ها: در این پژوهش مدل بارش – رواناب مفهومی MILC توسط الگوریتم چند هدفه AMALGAM، مورد واسنجی خودکار قرار گرفت. این مدل از مفهوم مدل رواناب سطحی SCS برای محاسبه بارش مازاد و از مفهوم هیدرو گراف واحد لحظه‌ای ژئومورفولوژیکی نیز برای روند یابی این بارش مازاد در سطح حوضه استفاده می‌کند. در این مطالعه برای واسنجی و همچنین ارزیابی مدل از 4 تابع هدف ناش – ساتکلیف (NSE) برای جریان‌های اوج، TRMSE برای جریان‌های کم، ROCE برای جریان متوسط و SFDCE برای شیب‌خط تداوم جریان استفاده شد. فرایند واسنجی توسط 4 تابع هدف مذکور صورت گرفت و خروجی‌های مدل که همان نقاط بهینه پارتو هستند موردبررسی قرار گرفتند و درنهایت از هر خروجی یک نقطه به‌عنوان نقطه بهینه میانگین انتخاب شد. در انتها این نقاط که شامل پارامترهای واسنجی شده مدل هستند در دوره صحت سنجی جهت مقایسه با مقادیر مشاهداتی مورداستفاده قرار گرفتند.نتایج: مقادیر به‌دست‌آمده در دوره‌ی صحت سنجی اعدادی بین 71/0 و 78/0 برای تابع NSE را نشان می‌دهد که با توجه به مقدار بهینه این توابع (=+1 NSE)، نتایج گویای عملکرد مناسب مدل در شبیه‌سازی جریان‌های اوج است. همچنین مقادیر به‌دست‌آمده برای توابع ROCE و به‌خصوص SFDCE که در دوره صحت‌سنجی اعدادی بین 72 و 129 به دست آمد؛(SFDCE=0 در حالت بهینه) حاکی از ضعف مدل MILC در شبیه‌سازی جریان‌های میانه است.نتیجه‌گیری: مقادیر به‌دست‌آمده برای تابع هدف TRMSE در دوره‌ صحت‌سنجی اعدادی بین 48/1 - 22/1 بود (TRMSE=0 در حالت بهینه) که این ارقام گویای شبیه‌سازی مناسب دبی‌های کم می‌باشد. بهره‌گیری از الگوریتم بهینه‌سازی چندهدفه برای فرایند واسنجی خودکار مدل بارش – رواناب به دلیل استفاده از چند تابع هدف گوناگون که هرکدام قسمتی از هیدرو گراف حوضه را مورد هدف قرار می‌دهند، باعث به چالش کشیدن مدل در شبیه‌سازی تمامی جریان‌های موجود در حوضه می‌شود که این موضوع اهمیت استفاده از الگوریتم‌های چندهدفه در واسنجی مدل‌های هیدرولوژیکی را نشان می‌دهد. همچنین انتخاب هوشمندانه چند تابع هدف در فرایند واسنجی مدل، نقش کلیدی در شناخت هرچه بیشتر مدل دارد که این امر با بهره‌گیری از الگوریتم‌های چندهدفه به‌جای تک هدفه برای فرایند واسنجی میسر می‌گردد.

Keywords

• قره‌سو
• واسنجی مدل بارش – رواناب
• هیدرو گراف واحد لحظه‌ای ژئومورفولوژیک
• milc