مقایسه کارایی مدل های هیدرولوژیکی ( AWBM و SimHyd ) و شبکه عصبی ( RBF و MLP ) در شبیه سازی بارش- رواناب (مطالعه موردی:حوضه بار اریه - نیشابور)

برای مدیریت و برنامه ­ریزی صحیح منابع آب باید اطلاع دقیقی از دبی خروجی حوزه داشت. در بسیاری از حوزه­ های آبخیز ایستگاه هیدرومتری وجود ندارد، بنابراین از مدل­ های مختلف برای شبیه ­سازی دبی در حوزه­ های فاقد آمار استفاده می ­شود. انتخاب مدل­ مناسب برای شبیه­ سازی بارش – رواناب بستگی به هدف مدل­سازی و اطلاعات موجود دارد. در این تحقیق از مدل­ های مفهومی AWBM و SimHyd و مدل­های شبکه ­ی عصبی MLP وRBF (با توجه به نیاز کمتر به داده­ های اندازه­ گیری شده) جهت شبیه ­سازی فرایند بارش – رواناب در حوزه بار اریه نیشابور استفاده شد. طول دوره آماری مورد استفاده ۳۰ سال (۱۳۹۱-۱۳۶۲) و طول دوره واسنجی و اعتبار­سنجی به ترتیب ۵ و ۷ سال انتخاب شد. برای شبیه­ سازی رواناب از نرم­ افزارهای RRL و SPSS استفاده شد. برای ارزیابی کارآیی مدل­ ها از ضریب نش–ساتکلیف (ENS)، ضریب­تبیین(R۲) و ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) استفاده شد. نتایج نشان داد مدل­ های هیدرولوژیکی بهتر از مدل­های شبکه عصبی فرآیند بارش- رواناب حوزه بار اریه را شبیه ­سازی می ­کنند. از بین مدل­ های ذکر شده، مدل  SimHydبا ضریب نش-ساتکلیف، ضریب تبیین و ریشه میانگین مربعات خطا به ترتیب ۶۳/۰، ۸/۰ و ۰۲/۰ در دوره واسنجی و ۵۴/۰، ۷۴/۰ و ۰۸/۰ در دوره اعتبار­سنجی نسبت به سایر مدل­های مورد استفاده در این تحقیق کارآیی بهتری داشته است. نتایج نشان داد بهینه ­ساز چند آغازه روزنبروک در مدل­های هیدرولوژیکی و تابع تانژانت هیپربولیک در شبکه عصبی نسبت به سایر بهینه ­سازها عملکرد دقیق­تری دارند. همچنین مدل ­های مورد استفاده، مقادیر کمینه و متوسط جریان را با دقت قابل قبولی شبیه­ سازی کردند. اما شبیه­ سازی مقادیر اوج جریان به خوبی صورت نگرفت. زیرا این مدل­ ها نوع و شدت بارش، زمان تاخیر ناشی از ذوب برف و زمان تمرکز حوزه را در نظر نمی­گیرند.

Keywords:

Bar-Aryeh , Optimization , simulation , ‎conceptual model , calibration , validation. ‎ , اعتبار سنجی , بار اریه , شبیه سازی , مدل مفهومی , واسنجی