حسین شیرانی؛ انیس اسدی؛ سمیه صدر؛ علی اصغر بسالت پور؛ عیسی اسفندیار پور
چکیده
مقدمه
مدلSWAT، یک ابزار مناسب برای شبیه‌سازی فرایندهای هیدرولوژیکی است. این مدل به ورودی‌های زیادی نیاز دارند که غالبا به‌صورت مستقیم قابل اندازه‌گیری نیستند و یکی از اصلی‌ترین منابع عدم قطعیت در این مدل‌ها محسوب می‌شود. فرایند واسنجی می‌تواند با تعدیل و تطبیق این ورودی‌ها موجب کاهش عدم قطعیت در نتایج مدل شود. پژوهش‌ها نشان ...
بیشتر
مقدمه
مدلSWAT، یک ابزار مناسب برای شبیه‌سازی فرایندهای هیدرولوژیکی است. این مدل به ورودی‌های زیادی نیاز دارند که غالبا به‌صورت مستقیم قابل اندازه‌گیری نیستند و یکی از اصلی‌ترین منابع عدم قطعیت در این مدل‌ها محسوب می‌شود. فرایند واسنجی می‌تواند با تعدیل و تطبیق این ورودی‌ها موجب کاهش عدم قطعیت در نتایج مدل شود. پژوهش‌ها نشان دادند که واسنجی یک مدل هیدرولوژیکی با استفاده از الگوریتم‌های متداول واسنجی خودکار رزومه، دقت مناسبی در پیشبینی متغیرهای هیدرولوژیکی در دوره اعتبارسنجی به وجود نخواهد آورد. لذا، به‌منظور واسنجی مدل SWAT از الگوریتم PSO استفاده شد. از آنجا که هیچ قانون ریاضی و منطقی برای تعیین بهترین ترکیب پارامترهای الگوریتم PSO وجود ندارد و این ترکیب‌ها به اساس آزمون و خطا و از میان ترکیب‌های بسیار متنوع انتخاب می‌شوند، لذا، روش‌های مبتنی بر آزمون و خطا بسیار وقت‌گیر و گاهی غیر‌ممکن است. در این پژوهش، از روش تاگوچی برای تعیین بهترین ترکیب حاصل از پارامترهای الگوریتم PSO مورد استفاده قرار گرفت.
مواد و روش‌‌‌ها
در این پژوهش، قابلیت استفاده از مدل SWAT برای شبیه‌سازی رواناب ماهانه در حوزه آبخیز جوانمردی، از زیرحوضه‌های اصلی حوزه آبخیز لردگان با مساحت 380 کیلومتر مربع بررسی شد. در این پژوهش، پارامترهای الگوریتم PSO شامل تعداد شبیه‌سازی (A)، تعداد تکرار (B)، وزن محاسبه سرعت (C) و پارامتر حرکت (D)، در چهار سطح تعریف شدند. سپس این پارامترها، مطابق آزمایش‌های موجود در آرایه متعامد L16 (با استفاده از روش طراحی آزمایش‌های تاگوچی)، طراحی و اجرا شدند. مقیاس عملکردی مورد استفاده برای ارزیابی الگوریتم‌ها، RPD (درصد انحراف نسبی) انتخاب شد. با توجه به ماهیت متغیر پاسخ در این پژوهش، برای تحلیل نتایج آزمایش تاگوچی از شاخص S/N "هر‌چه کمتر، بهتر" استفاده شد. مرحله انتخاب آرایه‌ها و محاسبات در نرم‌افزار Minitab 16 انجام گرفت.
نتایج و بحث
در مرحله تحلیل حساسیت که پیش از واسنجی مدل انجام شد، از میان 28 پارامتر مورد بررسی در این پژوهش، مدل نسبت به تغییرات 22 پارامتر حساسیت نشان داده و به‌عنوان متغیرهای اثرگذار بر شبیه‌سازی رواناب در حوزه آبخیز جوانمردی مشخص شدند. نتایج نشان داد که پارامتر عدد منحنی راواناب (CN)، مهمترین عامل و پارامترهای جرم مخصوص ظاهری خاک در حالت مرطوب (SOL_BD) و متوسط آب قابل استفاده به‌وسیله گیاه (SOL_AWC) بهترتیب در زمره مهمترین عوامل کنترل‌کننده دبی جریان در حوضه مطالعاتی هستند. بر اساس نتایج شبیه‌سازی شده به‌وسیله الگوریتم PSO مشخص شد که مدل SWAT دقت قابل قبولی برای برآورد رواناب ماهانه در منطقه مورد مطالعه دارد. به‌طوری‌‌که در مرحله واسنجی شاخص‌های r-factor و p-factor بهترتیب 1.23 و 0.88 و ضرایب تبیین و نش-ساتکلیف نیز بهترتیب برابر 0.77 و 0.75 بودند. در مرحله اعتبارسنجی نیز شاخص‌های r-factor و p-factor بهترتیب 1.31 و 0.84 و ضرایب تبیین و نش-ساتکلیف نیز بهترتیب برابر 0.72 و 0.73 بودند. در این پژوهش، بهترین ترکیب حاصل از کاربرد روش تاگوچی برای پارامترهای تعداد شبیه‌سازی، تعداد تکرار، وزن محاسبه سرعت و پارامترهای مناسب در الگوریتم PSO بهترتیب 40، 100، 0.2 و 0.15 (A4B4C4D3) تعیین شد.
نتیجه گیری
نتایج گویای این است که مدل SWAT، دقت قابل قبولی برای برآورد رواناب ماهانه در حوزه آبخیز جوانمردی داشته، روش PSO الگوریتم موثری در واسنجی و تعیین عدم قطعیت مدل در این حوضه بوده است. همچنین، استفاده از روش طراحی آزمایش‌ها تاگوچی، راهی مناسب برای تعیین بهترین ترکیب پارامترهای الگوریتم PSO برای محققانی است که از این روش برای بهینه‌سازی مدل SWAT استفاده می‌کنند.
صادق مومنه؛ آرش آذری؛ افشین اقبال‌زاده
چکیده
در این پژوهش، به بررسی اثر تغییر اقلیم بر تراز آب زیرزمینی دشت چمچمال در دو دوره 20 ساله آتی پرداخته شد. برای شبیه‌سازی آبخوان، از مدل آب زیرزمینی Groundwater Modeling System استفاده کرده و برای ارزیابی و تصدیق عملکرد مدل بهترتیب برای دو دوره 18 ماهه واسنجی و صحتسنجی انجام شد. در بررسی اثر تغییر اقلیم بر نوسانات تراز آب زیرزمینی منطقه در دوره ...
بیشتر
در این پژوهش، به بررسی اثر تغییر اقلیم بر تراز آب زیرزمینی دشت چمچمال در دو دوره 20 ساله آتی پرداخته شد. برای شبیه‌سازی آبخوان، از مدل آب زیرزمینی Groundwater Modeling System استفاده کرده و برای ارزیابی و تصدیق عملکرد مدل بهترتیب برای دو دوره 18 ماهه واسنجی و صحتسنجی انجام شد. در بررسی اثر تغییر اقلیم بر نوسانات تراز آب زیرزمینی منطقه در دوره آتی شش مدل گردش عمومی جو-اقیانوسی (AOGCM) تحت سه سناریو انتشار A2 ،A1B و B1 مورد استفاده قرار گرفت. سپس، برای در نظر گرفتن عدم قطعیت پیشبینی مدلهای تغییر اقلیم برای پارامترهای دما و بارش از دو روش وزن‌دهی و استخراج سطوح احتمالاتی استفاده شد. نتایج پیشبینی متغیرهای اقلیمی برای سناریوهای A2 ،A1B و B1 و دو سطح احتمال 90 و 50 درصد بهترتیب نشاندهنده تغییرات میانگین دما به میزان 0.57+، 0.57+، 0.57+، 0.04- و 0.6+ درجه سانتیگراد و تغییرات میانگین بارش به‌میزان 0.12+، 1.8-، 2.49+، 31.78- و 2.33- درصد طی دوره 2030-2011 بود. به همین ترتیب، برای دوره 2065-2046 تغییرات میانگین دما 1.92+، 2.12+، 1.46+، 0.98+ و 2.3+ درجه سانتیگراد و تغییرات میانگین بارش به میزان 20.59-، 26.07-، 19.55-، 47.15- و 15.74- درصد برآورد شد. نهایتا، اثر تغییر اقلیم بر تراز آبخوان تحت سناریوها مشخص شد. نتایج نشان داد، سطح آب زیرزمینی تحت سناریوهای A2، A1B و B1 و دو سطح احتمالاتی 90 و 50 درصد برای دورههای 2030-2011 و 2065-2046 بین 9.6- تا 17.92- متر افت خواهد داشت که نسبت به دوره 2015-1996 به میزان 1.06- تا 9.38- متر تغییر تراز را نشان داد.
احمد شرافتی
چکیده
یکی از روش‌های متداول در شبیه‌سازی سیلاب، استفاده از مدلهای بارش–رواناب است. همچنین، واسنجی پارامترهای مدلهای بارش-رواناب از جمله مسائل مهم و چالش انگیز در شبیه‌سازی سیلاب است. با توجه به رفتار تصادفی و غیرقطعی پارامترهای مدلهای بارش-رواناب، استفاده از روش‌های بهینه‌یابی قطعی واسنجی همواره نتایج صحیحی را ارائه نمی‌دهد. ...
بیشتر
یکی از روش‌های متداول در شبیه‌سازی سیلاب، استفاده از مدلهای بارش–رواناب است. همچنین، واسنجی پارامترهای مدلهای بارش-رواناب از جمله مسائل مهم و چالش انگیز در شبیه‌سازی سیلاب است. با توجه به رفتار تصادفی و غیرقطعی پارامترهای مدلهای بارش-رواناب، استفاده از روش‌های بهینه‌یابی قطعی واسنجی همواره نتایج صحیحی را ارائه نمی‌دهد. از این رو در این تحقیق سعی شده است، با استفاده یک رویکرد غیرقطعی و استفاده از الگوریتم SUFI، محدوده بهینهای از پارامترهای مدل بارش-رواناب HEC-1 ارائه شود. با بررسی نتایج واسنجی و مقایسه هیدروگرافهای مشاهداتی (سه واقعه) با بهترین هیدروگرافهای تولیدی، مشخص شد که ضریب تعیین در هر سه واقعه بیش از 0.85 است. همچنین، متوسط اختلاف بین مقادیر دبی مشاهداتی و تولیدی کمتر از حدود پنج درصد است. همچنین، در مرحله صحتسنجی نیز نتایج نشان داد که ضریب همبستگی در حدود 0.98 است. همچنین، متوسط اختلاف بین مقادیر دبی مشاهداتی و تولیدی حدود 11 درصد است. بنابراین الگوریتم SUFI جهت واسنجی غیرقطعی مدل HEC-1 دقت مناسبی نشان داد.
احمد نوحهگر؛ آرش ملکیان؛ مجید حسینی؛ ارشک حلی ساز؛ ادریس تقوای سلیمی
چکیده
دو عامل میزان هزینه و صرف زمان، مستقیما با برآوردهای دقیق از میزان رواناب حوزه‌های آبخیز مرتبط است. اطلاع دقیق‌تر از وضعیت بارش رواناب در یک حوضه علاوه بر تسهیل در تصمیم‌گیری‌های مدیران حوضه در برنامه‌های آتی، گامی در جهت حفظ منابع طبیعی در راستای توسعه پایدار خواهد بود. در این پژوهش به‌منظور دستیابی بهینه به میزان رواناب در حوزه ...
بیشتر
دو عامل میزان هزینه و صرف زمان، مستقیما با برآوردهای دقیق از میزان رواناب حوزه‌های آبخیز مرتبط است. اطلاع دقیق‌تر از وضعیت بارش رواناب در یک حوضه علاوه بر تسهیل در تصمیم‌گیری‌های مدیران حوضه در برنامه‌های آتی، گامی در جهت حفظ منابع طبیعی در راستای توسعه پایدار خواهد بود. در این پژوهش به‌منظور دستیابی بهینه به میزان رواناب در حوزه آبخیز شفارود، ابتدا داده‌های بارندگی چهار ایستگاه بارندگی در طی سال‌های 1998 تا 2011 جمع‌آوری شد و به همراه سایر نقشه‌های تهیه شده از منطقه مورد مطالعه چون DEM، کاربری اراضی و خاکشناسی به‌عنوان داده‌های ورودی در قالب مدل SWAT به نرم‌افزار داده شد. پس از اجرای مدل، به‌منظور برررسی عدم قطعیت داده‌ها و دستیابی به دقیق‌ترین شبیه‌سازی از الگوریتم‌های SUFI-2 و GLUE در نرم‌افزار SWAT-CUP استفاده شد. بدین ترتیب که سه سال اولیه (2000-1998) از داده‌های بارندگی برای warm-up و هفت سال بعدی (2007-2001) برای مرحله واسنجی و چهار سال انتهایی (2011-2008) نیز برای مرحله صحتسنجی در نظر گرفته شدند. در نهایت با انجام شبیه‌سازی‌های متعدد، عدم قطعیت داده‌ها با مقادیر به‌دست آمده برای عوامل P-factor و R-factor و ضرایب R2 و NS مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد، دقت شبیه‌سازی الگوریتم SUFI-2 (0.85=R2 و 0.74=NS) در برآورد میزان رواناب حوضه از الگوریتم GLUE (0.82=R2 و 0.71=NS) بیشتر است.
