کاربست مقایسه‌ای الگوریتم جستجوی موجودات همزیست با الگوریتم‌های فراکاوشی در مدل روندیابی سیلاب

Abstract

روندیابی سیلاب یکی از الزامات مهم در مطالعات مهندسی رودخانه محسوب می­شود. روندیابی هیدرولوژیکی در رودخانه­های شریانی و رودخانه‌های فاقد آمار حوضه میانی متداول است. به این منظور نیاز به تهیه مقاطع عرضی و تعیین شیب­ها در کلیه بازه­های رودخانه می­باشد. روش ماسکینگام می تواند با استفاده از آن ضمن صرفه­جویی در زمان و هزینه، اطلاعات مربوط به عمق و دبی جریان سیلابی را در هر زمان مشخص نماید. کاربست روش­های فراکاوشی نتایج رضایت بخشی را در این زمینه تاکنون نشان داده است. از این رو در این پژوهش، به ارزیابی کارایی الگوریتم جستجوی موجودات همزیست (SOS) در تخمین پارامترهای بهینه مدل غیرخطی ماسکینگام پرداخته شد. به­منظور بررسی میزان مطلوبیت یافته­های پژوهش، نتایج حاصل از الگوریتم موجودات همزیست (SOS)، با نتایج سایر روش های فراکاوشی شامل الگوریتم وراثتی (GA)، الگوریتم ازدحام ذرات (PSO)، الگوریتم رقابت استعماری (ICA) مقایسه گردید. در الگوریتم پیشنهادی، روش تابع جریمه غیرمستقیم در مدل برای جلوگیری از منفی شدن خروجی و ذخیره اعمال شده است. الگوریتم مذکور بهینه سراسری یا نزدیک سراسری را بدون در نظر گرفتن مقادیر اولیه پارامترها با همگرایی سریع پیدا می‌کند. نتایج الگوریتم SOS برای دو رودخانه ویلسون و کارده نشان دهنده کمینه‌سازی مجموع مربعات باقیمانده‌ها (SSQ) می­باشد که برای رودخانه ویلسون با MSE (85/5) و SSQ (78/128) و رودخانه کارده با MSE (505/0) و SSQ (552/4) می باشد و مانند الگوریتم‌های PSO و ICA عملکرد بهتری نسبت به الگوریتم‌ GA داشته است در نتیجه الگوریتم پیشنهادی می‌تواند با اطمینان خوبی به­منظور برآورد مقادیر بهینه پارامترهای مدل ماسکینگام غیر خطی مورد استفاده قرار گیرد.

Keywords

• بهینه
• تابع جریمه مستقیم
• رودخانه شریانی
• روندیابی هیدرولوژیکی
• مدل غیرخطی ماسکینگام