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

سابقه و هدف: یکی از راه های پیش بینی و برآورد مقدار رواناب حاصل از بارش نزولات جوی استفاده از مدل های هیدرولوژیکی است. واسنجی پارامترهای موثر در مدل های هیدرولوژیکی یکی از گام های اساسی در استفاده از این مدل ها می باشد. در این میان بهینه سازی چند هدفه یکی از موضوعات مهم و کاربردی می باشد. هدف این گونه بهینه سازی ها تعیین مقادیر پارامترهای مدل برای یافتن بهترین راه حل ممکن و دستیابی به اهداف مختلف است. مواد و روش ها: 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 لحظه ای ژئومورفولوژیکی نیز برای روند یابی این بارش مازاد در سطح حوضه استفاده می کند. در این مطالعه برای واسنجی و همچنین ارزیابی مدل از 4 تابع هدف ناش – ساتکلیف (NSE) برای جریان های اوج، TRMSE برای جریان های کم، ROCE برای جریان متوسط و SFDCE برای شیب خط تداوم جریان استفاده شد. فرایند واسنجی توسط 4 تابع هدف مذکور صورت گرفت و خروجی های مدل که همان نقاط بهینه پارتو هستند موردبررسی قرار گرفتند و درنهایت از هر خروجی یک نقطه به عنوان 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 به دست آمده در دوره ی صحت سنجی اعدادی بین 71/0 و 78/0 برای تابع NSE را نشان می دهد که با توجه به مقدار بهینه این توابع (=+1 NSE)، نتایج گویای عملکرد مناسب مدل در شبیه سازی جریان های اوج است. همچنین مقادیر به دست آمده برای توابع ROCE و به خصوص SFDCE که در دوره صحت سنجی اعدادی بین 72 و 129 به دست آمد؛(SFDCE=0 در حالت بهینه) حاکی از ضعف مدل MILC در شبیه سازی جریان های میانه است. نتیجه گیری: مقادیر به دست آمده برای تابع هدف TRMSE در دوره صحت سنجی اعدادی بین 48/1 - 22/1 بود (TRMSE=0 در حالت بهینه) که این ارقام گویای شبیه سازی مناسب دبی های کم می باشد. بهره گیری از الگوریتم بهینه سازی 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 می دهند، باعث به چالش کشیدن مدل در شبیه سازی تمامی جریان های موجود در حوضه می شود که این موضوع اهمیت استفاده از الگوریتم های چندهدفه در واسنجی مدل های هیدرولوژیکی را نشان می دهد. همچنین انتخاب هوشمندانه چند تابع هدف در فرایند واسنجی مدل، نقش کلیدی در شناخت هرچه بیشتر مدل دارد که این امر با بهره گیری از الگوریتم های چندهدفه به جای تک هدفه برای فرایند واسنجی میسر می گردد.

Keywords:

قره سو , واسنجی مدل بارش – رواناب , هیدرو گراف واحد لحظه ای ژئومورفولوژیک , MILC