مدلسازی بارش- رواناب با استفاده از برنامه ریزی ژنتیک(gp) و معادلات دیفرانسیل تصادفی (sde) در حوضه آبریز لیقوان
چکیده
پیش بینی دبی رودخانه ها در کارهای عمرانی، به منظور استفاده بهینه از مخازن سدها، ساماندهی رودخانه و هشدار سیل از اهمیت زیادی برخوردار است. فرآیند بارش- رواناب پدیده ای غیرخطی است و استخراج روابط بین بارش در سطح حوضه و جریان ناشی از آن که به صورت رواناب و سیلاب آشکار می گردد، از دیرباز جزو مهمترین مسائلی بوده که مورد توجه کارشناسان مرتبط با مسائل آب و بویژه هیدرولوژیست ها بوده است. خاصیت غیر خطی، عدم قطعیت ذاتی این پدیده، نیاز به اطلاعات تاریخی طولانی و پیچیده بودن مدل های فیزیکی از دلایلی بوده است که باعث شده محققان به سوی مدل هایی همچون شبکه های عصبی، سیستم های فازی، آنالیز موجک، الگوریتم های تکاملی (الگوریتم ژنتیک و برنامه ریزی ژنتیک و ...) و معادلات دیفرانسیل تصادفی رو آورند. در این تحقیق نحوه مدلسازی فرآیند بارش- رواناب با استفاده از برنامه ریزی ژنتیک و معادلات دیفرانسیل تصادفی ارائه می گردد. معادلات دیفرانسیل تصادفی عدم قطعیت های بالای موجود در فرآیند بارش- رواناب، نویزدار بودن داده ها و خطای مربوط به فرضیات را یکجا به عنوان فرآیند نویز سفید در نظر گرفته و در مدلسازی وارد می کند. برنامه ریزی ژنتیک بین متغیرهای ورودی و خروجی روابطی را به طور تصادفی ایجاد کرده و با استفاده از اصول انتخاب طبیعی داروین، در نهایت بهترین رابطه را ارائه می کند. این مدل ها در حوضه لیقوان واقع در استان آذربایجان شرقی به کار رفت و نتایج آن با داده های مشاهداتی مورد بررسی و مقایسه قرار گرفت. معیارهایی که به منظور ارزیابی کارآیی مدل ها مورد استفاده قرار گرفت شامل: ضریب تعیین ، جذر میانگین مربعات خطا ، درصد خطای حجم هیدروگراف ،درصد خطاهای مربوط به پیش بینی دبی اوج و زمان رسیدن به دبی اوج می باشند. نتایج ارزیابی نشان داد که هر دو مدل فرآیند بارش –رواناب حوضه لیقوان را با دقت قابل قبولی مدلسازی می کنند. دقت مدل حاصل از gp نسبت به sde بیشتر است ولی چون مدل حاصل از sde این امکان را فراهم می کند که بتوان نوسانات رواناب را نیز پیش بینی کرد، لذا در این تحقیق مدل حاصل از sde به عنوان مدل بارش- رواناب حوضه لیقوان پیشنهاد گردیده است. آنالیز حساسیت مدل sde بر مبنای تغییرات پارامترهای آن انجام شد. نتایج نشان دادند که با تغییر پارامترها زمان رسیدن به دبی اوج ثابت و تغییرات دبی اوج زیاد می باشد. چون روابط حاصل از gp دارای پارامتر خاصی نمی باشد، لذا روی این روابط نمی توان تحلیل حساسیت انجام داد.