چکيده روشهاي جستوجوي سیستماتیک در فضاي چندبعدي با استفاده از یک تابع هدف بسیار سودمند است. در این مطالعه نرمافزار

Transcript

1 ص) )-64 تحقيقات آب خاک ايران درة 46 شمارة تابستان 394 ينهسازی پارامترهای حساس مدل رش راناب HEC-HMS سيلة الگريتم فراکاشی ينهسازی PSO * رضا گرمه علیرضا فريدحسينی. کارشناس ارشد منابع آب دانشگاه فردسی مشهد. استادیار گره مهندسی آب دانشگاه فردسی مشهد )تاریخ یافت: 393 / 9 / 3 تاریخ تصیب: )393 / / چکيده محددیتهاي ساختاري مدلهاي هیلژیکی عدم دسترسی همة پارامترهاي حضة آبخیز همچنین عدم امکان تعیین دقیق شرایط مرزي شرایط الیه اسنجی مدلهاي هیلژیک را ایجاب میکند. تجه زمانبربدن اسنجی دستی یژه هنگامی که دادهها کم پارامترها فرااناند رشهاي اسنجی خدکار مبتنی بر استفاده از رشهاي جستجي سیستماتیک فضاي چندبعدي استفاده از یک تابع هدف بسیار سدمند است. مطالعه نرمافزار HEC-HMS همچن مدل شبیهساز الگریتم هشجمعی PSO مثابة مدل ینهساز عمل میکنند. برنامهنیسی مدل فراخانیHEC-HMS محیط برنامة MATLAB انجام گرفت. مدل تلفیقی ارائهشده حضة سد کارده اقع استان خراسان رضي بررسی شد. اسنجی مدل کمک تابع هدف دستهاي نتایج مطالعه شد سهرخداده پارامتر مقادیر متفات تلید کرد. RMSE سپس همة سناریهاي مختلف سناریهاي بررسیشده صحتسنجی شد انتها مقایسة مقادیر تابع هدف ضریب همبستگی بین دبیهاي مشاهداتی محاستی رخدادهاي مختلف سه دسته پاسخ تلیدشده منزلة پاسخهاي ینة مدل معرفی شد. نتایج بر خاصیت عدم امکان حصل شد. پارامترهاي منحصرفرد مشکل تجه رش داشت. تأکید آبخیز حضة یک براي غیرمنفردبدن مجمعه جااي مسئلة اسنجی منزلة یک مسئلة معکس میتاند محددکردن تعداد جااي کاندید مؤثر کليداژگان: الگریتم هش جمعی PSO مدل شبیهساز HEC-HMS اسنجی خدکار. * مقدمه نخستین مجمعهاي هدف پیچیده یک مدل بررسی شبیهسازي گنه هر اثر پیشبینی بر تغییر مجمعه است. تجه رند ر افزایش سیل خسارتهاي ناشی از آن اغلب حضههاي آبخیز کشر شناخت مناطق سیلخیز مدلهاي دارد. یژه اهمیتی اسنجیشدة رش راناب هستة اصلی محاست فرد تبدیل رش سیالب را تشکیل اسنجی سرشاخهها مشاهدهشده هیگرافها نکیی حضههاي میانی میدهند (.)Behzadian, حداقلکردن برازش هیلژیکی است. یا انجام هماره اختالف کمک کار گیرد. عدم بین ممکن رشهاي طر قطعیت خرجی است سیستم طر ینهسازي کلی همراه کلی پیشبینی هدف پیشبینیشده مقایسة است. از چشمی معیارهاي مدلهاي عدم قطعیت سبب میشد هیچ مدل رش رانابی زتابی کامل دقیق از فردهاي طبیعت ارائه ندهد. معمال رشهایی که عدم قطعیت براي مدل نظر گرفته نشده فرض میشد فقط یک سري منحصرفرد از پارامترهاي مدل جد دارد.)QodsiPour, 9( (6) Qaderi e al. اسنجی خدکار مدلهاي مفهمی رش راناب را کمک رش ینهسازي SCE بررسی کردند. رش اسنجی اتماتیک زیرحضة گاماسیاب شمال غربی حضة ردخانة کرخه آزمایش شد. معیارهاي ارزیابی نتایج نشان داد رش تسعهدادهشده براي اسنجی خدکار پارامترهاي مدل مفهمی رش راناب (CRR( دقت کارایی زیادي دارد. () Kamali and Mousavi مدل مفهمی HEC- HMS را استفاده از الگریتم ینهسازي 3 PSO چندمنظره. Shuffled Complex Evoluion. Hydrologic Engineering Cener s- Hydrologic Modeling Sysem 3. Paricle Swarm Opimizaion * نیسندة مسئل: farid-h@um.ac.ir

2 6 تحقيقات آب خاک ايران درة 46 شمارة تابستان 394 کالیبره کردند. تحقیق مدل د بخش تک چندهدفه بررسی شد. بخش پایانی ینهسازي چندهدفه شرایط معلمبدن الیت مدلساز هیگراف صرت ترکیبی از مدل ینة فازي الگریتم PSO تحلیل شد. نتایج نشان داد ریکرد چندهدفة فازي میتاند ي مناسب یافتن یک جاب مؤثر کارآمد از مقادیر پارامترهاي مدل داشته شد. () Ensania کالیبراسین مدل رش راناب آبریز حضة تحقیق استفاده از الگریتم ینهسازي PSO کرج ردخانة ARNO پرداخت. الدست ساختگاه سد امیرکبیر جداکردن سهم برف از مجمع نزالت اضافهکردن مجدد برف ذبشده مطالعه شد. نهایت مدل مفهمی رش راناب ARNO کمک الگریتم ینهسازي صرت PSO خدکار کالیبره شد ضریب کارایی ناش ساتکلیف مرحلة کالیبراسین براي حضة کهستانی کرج برابر / 8 دست آمد. سبب (983) Sorooshian e al. یک میشد دست آرد. د تابع نتایج شد. مدلسازي تحقیق بر مدل HMLE آنها یکدیگر نتاند SLS نشان مانع عاملی را بررسی کردند که پارامترهاي منحصرفردي براي اسنجی نظر گرفته اثر داد پارامترهاي منحصرفرد براي مدل میشد. Gupa e al. هیلژیکی را کردند. تحقیق از الگریتم متقابل پارامترهاي دستآردن مجمعهاي از (999) رشهاي اسنجی خدکار مدل اسنجی نیمهخدکار چندگامه مقایسه مدل SAC-SMA براي SCE ینهسازي ینهسازي استفادهشده تحقیق کلی حالت هیلژیست نتایج میتاند اسنجی از استفاده براي شبیهسازي از DRMS نشاندهندة اسنجی خدکار شد. آن هدف تابع HMLE بد. است نحي یک که استفاده کند که تخمینی مناسب از پارامترها دست آرد گنهاي که هم مطابق قایع تاریخی شد هم بتاند کمک مقادیر دستآمده ماردي بپردازد که فرد اسنجی آنها تجه نشده است. انجام میکند () Eckhard e al. دادند. که هر مدل یک حضه اسنجی را ري را تعدادي پارامتر تعدادي اسنجی مدل SWAT-G زیرحضه دارند. دستآردن مقادیر پارامترها از الگریتم ینهسازي هدف تابع تقسیم SCE RMSE پیک دبی مقادیر هرچند شد. استفاده براي صرت اسنجی کارایی دستپایین تابع مدل مناسب مدل تخمین NASH نقاط زده مقدار پیک شد بررسی / 86 از را طرفی داد. نتیجه نتایج عدم دستآمدن حدد ال پایین پارامترها منزلة مقادیر ینه نشاندهندة ضررت جستجي راهکارهایی منظر بد مدل است. () Kuok e al. کمک الگریتم یک مدل PSO رش راناب شبکة عصبی را که حضة ردخانة سانجاي کار گرفته شده کالیبره کردند. مدل سناریهاي مختلف تکرخداده چنخداده تحت معیار هاي متفات ارزیابی نتایج بر رخدادهاي مختلف اسنجینشده صحتسنجی شد. اسنجی چندهدفه نظرگرفتن همزمان د یا سه تابع هدف صرت گرفت. نتایج نشان داد انتخاب د تابع هدف مناسب براي اسنجی مسائل چندهدفه مناسب است. ماد رشها تحقیق از مدل کامپیتري HEC-HMS رش راناب استفاده شد. مدل هیلژیکی شبیهسازي قابلیتهاي هیلژي مقابل استفاده رندگی گرافیکی سیالا تسعة است شهري راناب بسیار قي پیشبینی کاهش حضهها براي پاسخ خسارت براي شبیهسازي HMS مطالعات هیلژیکی سیالا بر اساس از استفاده آبرسانی حضهها....)HEC-HMS User Manual, 8( تحقیق از نسخة 4 نرمافزار استفاده شد. منطقة مطالعهشده قابل حضة آبخیز سد کارده 43 کیلمتر مربع پهنه شیب / 6 صد خراسان طل رضي آبراهة بین اصلی عرضهاي 44 / 4 کیلمتر جغرافیایی شمال شرقی 36 8 شمالی طلهاي شرقی قرار دارد. ردخانة کارده که مهمترین یگانه ردخانة دائمی حضه است از ذب کارستی برف )خرکت ارتفاعات بزرگ( کپهداغ اقع هزارمسجد شمال نیز حضه چشمة د سرچشمه میگیرد پس از عبر از رستاهاي خرکت جنب رستاي زهکش را حضه غرب شمال که قرهن شاخة مارشک میکند میپیندد پس از عبر از رستاهاي جنگ پنجمنه آل کارده جنب رستاي کارده ارد سد کارده میشد. شکل مقعیت حضه را نشان میدهد. تجزیهتحلیل کارده: سد حضة آمار تجزیهتحلیل آمار جهت کنترل تطابق میزان تزیع زمانی رش شکل حجم هیگراف گرفت انجام سیل سیالاي جشده جدل شد. انتخاب منجر که. Ineracive Mulilevel Calibraion. Heerosasic Maximum Liklihood Error

3 7 گرمه فريدحسينی: ينهسازی پارامترهای حساس مدل رش راناب... شکل. جانمايی حضة آبريز سد کارده نقشة ايران جدل. مشخصات سيال یا انتخابی تدام )ساعت( دبی اج )s/ m( تاريخ قع رخداد ال دم سم چهارم 38 / 4 / 383 / / 4 38 / / 3 38 / 4 / 9 8 / / / رش )mm( / 6 / 7 43 / 3 3 / استفاده شد. رش تزیع زمانی رگر نیز رش ران زنی مدل HEC-HMS کار گرفته شد. شکل. ايستگاههای رانسنجی مجد حضة آبخيز سد کارده تزيع زمانی مکانی رش پس از انتخاب سیالب مرد نظر دادههاي رزانة ایستگاهه يا رانسنجی حضه رز قع سیالب استخراج شد. سپس استفاده از رش مربع فاصلة معکس نرمافزار ARC-GIS تزیع شکل مکانی رش جد هر براي ایستگاهه يا زیرحضه برآرد رانسنج شد. ثت تجه حضه )زیرحضههاي آل مارشک( از آنها جهت تزیع زمانی رگر مدل شبيهسازی HEC-HMS شبیهسازي محاسبة هیگراف حضه نیازمند معرفی چهار مدل است. پس از رسم شماتیک تپلژي شبکة آبراههها مدل حضه مدل محاسبة تلفات دبی پایه تبدیل رش راناب رندیابی تعیین شد. حضة مرد نظر پنج زیرحضة اصلی تقسیم شد. هر زیرحضه پارامترهایی داشت که ید اسنجی میشد. اطالعات دینامیکی رش ایستگاههاي رانسنجی ایستگاههاي هیمتري مؤلفة دادهه يا سري زمانی حضه ارد میشد سپس مدل هاشناسی زیرحضههاي مربطه تخصیص مییابد. مؤلفة شاخصهاي کنترل محددة زمانی شبیهسازي گام زمانی تعیین میشد. اطالعات ردي مدل حضه خصصیات فیزیکی حضه مرتبط است. پس از معرفی زیرحضه ید خصصیات زیرحضه شامل مساحت زیرحضه رش تعی نی تلفات د یب پایه تبدیل رش راناب حضه تعیین شد. تحقیق براي محاسبة نفذ حضه از رش شمارة منحنی )CN( براي تبدیل رش راناب از رش هیگراف احد کالرک براي رندیابی ردخانه از رش ماسکینگام استفاده شد. گفتنی است دبی پایه مدل نظر گرفته نشد. Gage Weigh. Inverse Disance Square Weighed

4 8 تحقيقات آب خاک ايران درة 46 شمارة تابستان / 7 / L S )رابطة 3( lag / 9 y مقدار نگهداشت سطحی )S) تجه مقدار عدد منحنی سیالاي مرد نظر بدن نظرگرفتن دبی پایه شبیهسازي شد. اصال رخدادهاي حدي حداکثر )سیالب( مؤلفة دبی پایه اهمیت کمتري دارد. مدل تلفات رش شمارة منحنی :)CN( بین تجربی ( a I( الیه گیرش برقرار است که آن نگهداشت سطحی تجه رابطة )S( تلفات ضریب α معمال بین / / نظر گرفته میشد. )رابطة ( حضه رابطهاي است Ia α S مدل شمارة منحنی از مدلهاي مشهر محاسبة تلفات است. هدف مدل ارائة رشی است که داشتن خصصیات قابل مازاد رش میزان طرح رش انتخاب حضه خاک محاس شد. رش بیان میکند هر رخداد رش عمق رش مازاد عرت دیگر راناب هماره مساي یا کمتر از عمق رش است. رابطة عدد منحنی راناب سطحی خاک ( رب )CN( حسب چ( )S( را نشان میدهد. نگهداشت )رابطة ) CN S تبدیل رش راناب رش هیگراف احد کالرک: کالرک هیگراف احد یک حضة آبخیز را صرت صریح د فرد اصلی انتقال یا حرکت رش اضافی از نقطة اصلی تا نقطة خرجی حضة آبخیز میرایی یا کاهش مقدار دبی را منزلة ذخیرة مازاد سراسر حضة آبخیز معرفی میکند. مدل کالرک مخزن خطی تأثیر تجمعی کل ذخیرة حضه را میدهد. نشان بنابر میتاند متمرکز شد. استفاده از مدل تمرکز زمان پارامتر حضة خرجی HEC-HMS از پارامتر دارد. ضررت ( c ( اسنجی برآرد میشد استفاده از هیگراف احد یا آبخیز معرفی طریق SCS تخمین زده میشد. ضریب ذخیرة حضه شاخص ذخیرة زمانی رش مازاد است که حضة آبخیز زهکشی میشد. همچنین اگر دادههاي رش راناب مجد شد از طریق اسنجی نیز برآرد میشد. ضریب ذخیره داراي بعد زمان است فقط از حیث فیزیکی معناي کیفی دارد. کالرک سال 94 نشان داد ضریب ذخیره میتاند از تقسیم مقدار جریان نقطة عطف شاخة فرکش هیگراف بر زمان همان جریان محاس شد. پس د پارامتر زمان تمرکز ضریب ذخیرة حضه ید تعیین شند.)Chow e al., 988( محاسبة زمان تمرکز: تحقیق براي محاسبة زمان تمرکز حضه از رش پیشنهادي سازمان حفاظت امریکا )SCS( )Chow e al., 988( رابطة 3 است: استفاده شد. اساس رش کارگیري راناب دست میآید. پارامتر است فت فیزیگرافی که مشخص تکتک است. L همان طل ردخانه بر حسب زیرحضهها متسط شیب تجه حضه اطالعات فیزیگرافی حضه میآید. زمان تأخیر (y) ) lag ( اطالعات نیز حضه بر حسب ساعت محاس میشد. رابطة بین زمان تأخیر زمان تمرکز حضه کمک رابطة 4 دست میآید: )رابطة 4( c / 67 lag تعیین ضریب ذخیرة حضه: رابطة ضریب ذخیره زمان تمرکز حضه بر اساس نسبت نشاندادهشده رابطة پیشنهاد میشد: )رابطة ( R R c Cs R تا / 6 ضریب ذخیره است. عمما عدد ثابت رابطه از اسنجی آن مقدار میکند تغییر / ارزیابی میشد. تحقیق جاي اسنجی ضریب ذخیره ثابت منزلة رابطة فق.)Timohy e al., ( شد گرفته نظر اسنجی پارامتر رندیابی سیل ردخانه رش ماسکینگام: تجه آمادهنبدن مقاطع عرضی ردخانه هنگام مطالعات سیلخیزي رش ماسکینگام انتخاب شد. رش از یک تقریب سادة تفاضل محدد از معادلة پیستگی استفاده میشد. رابط نهایی رابطة 6 نشان داده میشد مؤلفههاي مؤلفههاي مدل هیگراف :)Chow e al., 988( هیگراف ردي شرایط خرجی الیه را Q(=) پارامترهاي X K داشتن محاس میکند. تجه که K تقریبی از زمان تمرکز است میتان محاسبة آن از رابطة 7 استفاده کرد: )رابطة 7( Q C I C I C Q C C C 3 Musk k 3 KX K X KX K X K X K X L V Wave ( رابطة )6

5 9 گرمه فريدحسينی: ينهسازی پارامترهای حساس مدل رش راناب... مسیر یا آبراهه بلندترین طل L مج سرعت V Wave جریان است که هنگام محاسبة ضریب ماسکینگام معرف طل ردخانه خاهد بد. سرعت مج تجه شبیهسازي حضه میتاند کمک نرمافزار HEC-RAS برآرد شد. پارامتر ضریب ماسکینگام X: ضریب ماسکینگام بعد است جة اهمیت X دبی O I بدن ردي خرجی را تعیین ظرفیت ذخیرة ردخانه نشان میدهد. مقدار آن حداقل حداکثر / است طر متسط بین / تا / 4 نظر گرفته میشد مدل ينهسازی PSO.)Alizadeh, 8( الگریتم اشارهشده تحقیق PSO است که یک الگریتم جستجي اجتماعی است از ري رفتار اجتماعی دستههاي پرندگان ماهیه يا الگریتم حال حرکت محیط مدل شده است. ابتدا منظر کشف الگهاي حاکم بر پراز همزمان پرندگان تغییر ناگهانی مسیر آنها تغییر شکل ینة دستة پرندگان کار رفت. اساس کار الگریتم صرت است که ابتدا یک سري ذرات فرض میشند. هر ذره یک بردار مقعیت یک بردار سرعت سرعتشان تمایل حرکت دارد که تجه نقاط ینه دارند. مکان ینه نشاندهندة نقطة ینه است. رش براي هر ذره یک بردار مقعیت P یک بردار سرعت اگر بعد مسئلة ینهسازي V n نظر گرفته میشد. فرض شد د بردار هر تکرار کمک رابطههاي 8 9 محاس میشند Yapo e al., ( :)996 )رابطة 8( V W V C rand Pbes P )رابطة 9( C rand Gbes P P P V j زن ضریب W ضرایب C C رسی یادگیري 4 3 )شتاب( است. C را پارامتر شناختی C را پارامتر اجتماعی مینامند. تحقیق مقادیر پارامترهاي شناختی اجتماعی شکل دینامیک تابع خطی از حدد الي خد الین میکند. تغییر تکرار آخرین پایین حدد تکرار نمایانگر ترین مقعیت براي ذرة i ذره میان کل ذرات جمعیت تا تکرار نظر مرد ینهسازي را نشان میدهد. الگریتم Gbes j رابطههاي است. اندیس j 8 نظرگرفتن 9 اثر نمایانگر ترین نشان مقعیت بعد بردار میدهند فعلی ذره )عرت ال رابطة 8( فاصلة ذره از ترین نقطهاي که همسایگی ترین )عرت الگریتم آن نقطهاي سم است که رابطة )عرت تسط دم همة رابطة ذرات )8 )8 حداکثر صرت تعداد میگیرد. تکرار دست تعداد الگریتم فاصلة آمده ذرات ذره از است الیة نظر گرفته شد. یکی از ضعفهاي الگریتم همگرایی زس آن جااي رفع الگریتم ینة مضعی از مشکل است. د تکنیک منظر ایجاد بد آشفتگی 6 Gupa e ( جهش نخ )Balar and Fonane, 8( PSO )al., 999 تضمینی تا ره گرفته شد. اگرچه استفاده از د رش هیچ براي دستآردن سراسري ینة جاب نیست تجه هدایت ذرات بخشهاي مختلف فضاي جستجي مسئله گاه میتاند فرار از ینة محلی مؤثر اقع شد. انتخاب تابع هدف: یکی از مراحل مهم اسنجی انتخاب تابع هدف مناسب است. تابع هدف مناسب تابعی است که بتاند امکان حد نزدیک کند. ریشة تابع هیگراف میانگین مشاهداتی مربعات 7 خطا : شبیهسازي رابطة را هم W e ضریب زنی هر یک از نقاط را نشان میدهد. تجه که نقاط براي پیک نقاط اهمیت پیک بیشتري مقادیر دارند بزرگتري آنها رش سعی خطا تنظیم شد: ( رابطة ) نظر تحقیق گرفته شد i obs Qsim ضریب i i i مقدار n We * Q n We تعیین حدد ال پایین پارامترها حضه: طر کلی هر زیرحضه 3 پارامتر اسنجی دارد شامل عدد منحنی راناب )CN( ضریب گیرش الیه )S( عدد ثابت فاکتر ذخیره ( s C(. ردخانه یا کانال اصلی فاصلة زیرحضهها نظر گرفته شد که هر پارامتر ماسکینگام ید طراحی شد. مقادیر جدل میآید.. Turbulen Paricle Swarm Opimizaion (TPSO) 6. Eliis muaion 7. Roo Mean Square Error Pbes. Ineria Weigh. Acceleraion Coefficiens 3. Cogniive 4. Social

6 6 تحقيقات آب خاک ايران درة 46 شمارة تابستان 394 جدل. حدد ال پايين پارامترهای اسنجی پارامتر عدد منحنی راناب )CN( ضریب تلفات حضه )α( مقعیت زیرحضة زیرحضة زیرحضة 3 زیرحضة 4 زیرحضة پنج زیرحضه عدد ثابت ضریب ذخیره ( s C( پنج زیرحضه حد پایین حد ال / / 6 / / / ماسکینگام )X( پنج زه يافتهها بحث مدل صرت سهرخداده معنا که سه رخداد صرت همزمان اسنجی میشند طی فرد اسنجی بیست پارامتر مربط اسنجی شد تابع هدف RMSE تابع هدف ارزیابی نظر گرفته شد از جمع سه رخداد دست آمد. پنج سناریي مختلف براي اجراي مدل تعریف شد. همة سناریها مشخصات هر یک شامل پارامترهاي اسنجی جدل 3 صرت خالصه میآید. / جدل 3. خالصة مشخصات يژگیهای سناريهای بررسیشده ريکرد سهرخداده تعداد پارامترهای اسنجی شامل پنج پارامتر عدد منحنی راناب پنج پارامتر ضریب گیرش الیه پنج پارامتر ضریب ماسکینگام ذخیره پنج پارامتر شامل پنج پارامتر عدد منحنی راناب پنج پارامتر ضریب گیرش الیه پنج پارامتر ضریب ماسکینگام ذخیره پنج پارامتر يژگی رخداد اسنجی همزمان رخدادهاي 3 نظرگرفتن ضریب اهمیت یکسان براي همة رخدادها اسنجی همزمان رخدادهاي 3 اختصاص ضریب بزرگتر رخداد ضریب یکسان کمتر رخداد 3 شامل پنج پارامتر عدد منحنی راناب ده گیرش الیه شامل پارامتر ضریب پنج پارامتر رخداد پنج پارامتر رخداد 3 پنج پارامتر ضریب ذخیره پنج پارامتر ماسکینگام شامل پنج پارامتر عدد منحنی راناب ده گیرش الیه شامل پارامتر ضریب پنج پارامتر رخداد پنج پارامتر رخداد 3 پنج پارامتر ضریب ذخیره پنج پارامتر ماسکینگام اسنجی همزمان رخدادهاي 3 نظرگرفتن ضریب اهمیت یکسان براي همة رخدادها نظرگرفتن ضریب گیرش الیة متفات براي رخداد اسنجی همزمان رخدادهاي 3 نظرگرفتن ضریب اهمیت یکسان براي همة رخدادها نظرگرفتن ضریب گیرش الیة متفات براي رخداد افزایش حد الي ضریب گیرش الیه رخداد از / / 4 شامل پنج پارامتر عدد منحنی راناب ده گیرش الیه شامل پارامتر ضریب پنج پارامتر رخداد پنج پارامتر رخداد 3 پنج پارامتر ضریب ذخیره پنج پارامتر ماسکینگام اسنجی همزمان رخدادهاي 3 نظرگرفتن ضریب اهمیت یکسان براي همة رخدادها نظرگرفتن ضریب گیرش الیة متفات براي رخداد رخداد 3 از / / کاهش حد پایین ضریب گیرش الیه سناري سناریي سناریي سناریي 3 سناریي 4 سناریي ی را م ا داتی ی را م ا داتی ی را م ا داتی 3 4 سناری ا سناری ا سناری ا رخداد رخداد رخداد شکل 3. هيگرافهای شبيهسازی مشاهداتی اسنجی همزمان سه رخداد سناريی

7 6 گرمه فريدحسينی: ينهسازی پارامترهای حساس مدل رش راناب... همة نمدارهاي تحقیق خطط بدن عالمت نشاندهندة هیگراف مشاهداتی خطط داراي عالمت هیگراف محاستی است. همانطر که شکل 3 مشاهده میشد سناری رخداد مناسبی ندارد رخدادهاي 3 تا حد مناسب خبی اسنجی شدهاند ی را م ا داتی سناری دم ی را م ا داتی سناری دم ی را م ا داتی سناری دم رخداد رخداد رخداد 3 شکل 4. هيگرافهای شبيهسازی مشاهداتی اسنجی همزمان سه رخداد سناريی نتایج سناریي نشان داد اسنجی همزمان رخداد چندان مناسب نیست. از ر قسمت سناریي دیگري نام سناریي که آن ضریب بیشتري براي رخداد نظر گرفته شده بررسی شد. نتایج هیگرافهاي شکل 4 نشان داد رخدادهاي 3 صرت همزمان خبی اسنجی نمیشند که دلیل آن ابستگی زیاد پارامترها شرایط الیه است که گذشت زمان یک حضه تغییر میکنند. یکی از پارامترها گیرش الیة حضه است که رطبت حضه بستگی دارد تغییر شرایط رطبتی حضه تغییر میکند. پارامتر بر مقدار دبی نقاط پیک هیگراف تأثیري چشمگیر میگذارد. بنابر سناریي 3 مقدار ضریب گیرش الیة رخدادهاي 3 صرت مجزا نظر گرفته میشد. عرت دیگر تعداد پارامترهاي مدل اسنجی یا جة آزادي مدل تطبیق هر یک از رخدادها افزایش مییابد. همانطر که شکل دیده میشد سناری اگرچه عث بد نتایج اسنجی رخدادها شد رخداد چندان بد نیافت. اختالف دبی پیک رخداد تا حدي کاهش پیدا کرد مشاهداتی لی همچنان صرت دپیکه بیشتر از مقدار دبی آن بد. بنابر منظر بد فرد اسنجی فضاي جستجي پارامترهایی را که بر مقدار دبی نقاط پیک هیگراف سناریي تأثیر میگذارند تغییر میدهیم. بدین ترتیب 4 منظر کاهش دبی نقاط پیک رخداد حد الي گیرش الیه افزایش مییابد ی را م ا داتی سناری سم ی را م ا داتی سناری سم ی را م ا داتی سناری سم رخداد رخداد شکل. هيگرافهای شبيهسازی مشاهداتی اسنجی همزمان سه رخداد سناريی رخداد ی را م ا داتی ارم سناری ی را م ا داتی ارم سناری ی را م ا داتی ارم سناری رخداد 3 رخداد شکل 6. هيگرافهای شبيهسازی مشاهداتی اسنجی همزمان سه رخداد سناريی رخداد

8 6 تحقيقات آب خاک ايران درة 46 شمارة تابستان 394 همانطر که گفته شد براي کاهش مقدار دبی پیک رخداد حد الي پارامتر گیرش الیه از / / 4 افزایش داده شد. فرد عث شد مدل قابلیت کاهش دبی را نقاط پیک داشته شد. نتایج شکل 6 میآید نشان میدهد حدد جدید پارامترها اسنجی تر هر سه رخداد میانجامد. نقاط پیک رخداد شکلی بسیار تر اسنجی شد هرچند هیگراف آن صرت دپیکه مشاهده میشد. هیگراف دستآمدة رخدادهاي 3 حاکی از بد مدل سناریي 4 است ی را م ا داتی سناری پن ی را م ا داتی سناری پن ی را م ا داتی سناری پن رخداد رخداد شکل 7. هيگرافهای شبيهسازی مشاهداتی اسنجی همزمان سه رخداد سناريی رخداد سناریي جاي که حد الي پارامتر گیرش الیه رخداد افزایش داده شد مقدار آن همة رخدادها / نظر گرفته شد لی منظر افزایش مقدار دبی پیک رخداد 3 حد پایین پارامتر گیرش الیه رخداد 3 از / / کاهش یافت. نتایج سناری شکل 7 حاکی از مناسب مدل سناریي است. صرتی که جااي الیه صرت تصادفی بدن اختیارداشتن مقدار الیه نظر گرفته شد دستآردن هیگراف مناسب مستلزم زمان بسیار طالنی است. مضع دلیل کارایی الگریتم ینهسازي PSO یافتن هر چه سریعتر جااي ینه است. اسنجی سناریهاي بررسیشده تجه قابلیتهاي حدي غیر ینهساز نرمافزار HEC-HMS بسیار پیچیده تا ممکن است. مسئله از مزایاي PSO-HMS اهمیت اسنجی مدل شبیهساز خدکار ریکرد پیشنهادي پیداکردن مقادیر مجمعه پارامترهاي حضه تحقیق است. صحتسنجی مدل نتایج اسنجی ریکرد سهرخداده نشان داد مدل نتانسته است یک دسته پارامتر منحصرفرد را نتیجه دهد. از طرفی نمیتان صرفا بر اساس نتایج اسنجی رة پارامترهاي حضه اظهارنظر نتایجی که را مدلی صرفا کرد دارد اسنجی مناسبتر انتخاب کرد زیرا نتایج اسنجی ید صحتسنجی شد. قسمت ارزیابی 4( )رخداد تست دادههاي بر اسنجی نتایج میشد. نتایج اسنجی سناریهاي 3 4 د دسته پارامتر گیرشهاي الیة متفات را نتیجه داد. شکل 8 رخداد 4 مقادیر گیرش الیة رخداد صحتسنجی میشد )دستة ال( الیة گیرش مقادیر 9 شکل مبناي صحتسنجی قرار میگیرد. دم( )دستة 3 رخداد 4 4 هيگراف مشاهداتی هيگراف مشاهداتی سناريی ال سناريی ال سناريی دم سناريی دم 8 8 سناريی سم سناريی سم 6 6 سناريی چهارم سناريی چهارم 4 4 سناريی پنجم سناريی پنجم شکل 8. نتايج صحتسنجی رخدادهای اسنجی دستة ال بر رخداد تست شکل 9. نتايج صحتسنجی رخدادهای اسنجی دستة دم بر رخداد تست )رخداد 4( )رخداد 4(

9 دبی محاستی دبی محاستی دبی محاستی 63 گرمه فريدحسينی: ينهسازی پارامترهای حساس مدل رش راناب... از بین دستة جاب قیمانده آن دسته جاایی که مقدار تابع هدف آنها بسیار ال )الي 3( بد ضعیفتري داشتند حذف شدند. حذف دسته جاا سه دسته پارامتر )سناریي 4 )دستة دم( سناریي )دستة ال( سناریي )دستة دم(( پارامترهاي نهایی حضه معرفی میشند. عدم حصل یک مجمعه پارامتر منحصرفرد تقری یکسان رخداد صحتسنجی بیانگر اقعیت است که یک مدل هیلژیکی نمیتان یک دسته پارامتر سناريی 4 )دستة دم( منحصرفرد دست آرد. نتایج قسمت نتایج Kamali () and Mousavi از لحاظ عدم یافتن پارامترهاي منحصرفرد براي هر حضه تطابق بسیار داشت. همچنین تجه نتایج () Ensania تحقیق حاضر نشان داد الگریتم PSO تانایی خبی مرحلة اسنجی مدل دارد لی بخش صحتسنجی نتایج ضعیفتري ظاهر میشند. سناريی )دستة ال( سناريی )دستة دم( 7 y =.886x +.49 R² = y =.877x R² = y =.76x +.66 R² = دبی مشاهداتی 3 4 دبی مشاهداتی 3 دبی مشاهداتی شکل. نمدار پراکنش دبیهای شبيهسازی مشاهداتی صحتسنجی بین همانطر که شکل نشان میدهد همبستگی خبی مشاهداتی د یب دادهه يا دبی شبیهسازي رخدادهاي منتخب برقرار است هرچند شیب خط رگرسین اندکی کمتر از شیب د یب خط نیمساز )خط نقطهچین( است. بد نا هیگراف پیشنهادي مدل مجمع د یب نتایج معناست که را اندکی کمتر از مشاهداتی برآرد میکند. همانطر که مشاهده میشد سناریها رخداد صحتسنجی دبی نشان میدهد ي پیک سناریي مراتب دارد 4 پیک مشاهده میشد. نتيجهگيری د یب الي انطق هرچند هیگراف مشاهداتی ه يا اختالف تر شبیهسازي نسبت زمانی تطبیق دیگر نقاط خصص زمینة رند د هیگراف مشاهداتی محاستی آنگنه که هیگرافه يا اسنجی درة مشاهده میشد عاله بر نمایش مناسب مدل میتاند حاکی از مفقیت الگریتم PSO سناریهاي پارامترهاي 4 ینهسازي بررسیشده مختلفی تابع هدف براي اسنجی حضه اسنجی عث دست شد آید. مدل شد. مجمعه مجمعه پارامترهاي دستآمده بر رخداد 4 صحتسنجی شد که آغاز قا زسازي حتی نسبی هیگرافهاي سیالب رخداد دلیل لی نبدند. رخداد پایه مفهم مدل بدن اسنجی مجدد پارامترهاي گیرش الیه ضرب مقدار ثابت بر الیة گیرش مقدار زیرحضهها ضمن مضع شد. تجه بد چشمگیر نتایج مرحلة صحتسنجی سبب شد بتان برخی از مجمعه پارامترهاي کاندید را که بر اساس محددة پارامترهاي کامال یژگیهاي گیرش نپذیرفتنی رز الیه بدند مدلهاي اسنجی حذف شدند کرد. هیلژیکی از لی طرف همپایابی لحاظ دیگر است فیزیکی از یکی بدین معنا که حتی صرت کاربردن یک تابع هدف میتان دسته پارامترهایی پیدا کرد که اگرچه مقادیر آنها یکدیگر تفات زیادي دارند هر یک از آنها مقادیر تقری یکسان براي تابع هدف میتانند جاایی پذیرفتنی تقری مشا نظر پیچیدگی برعکس شند. گرفته مدل لزما هیگرافه يا همچنین سبب تر مدل استفادة ید خاطرنشان کرد افزایش بد مدل نمیشد مناسب از اطالعات مجد تعداد پارامترهاي مناسب نه لزما تعداد پارامترهاي بیشتر حاصل میشد. رش تجه مشکل منزلة غیرمنفردبدن مجمعه مسئلهاي جااي کاندید معکس شد. مثر جااي میتاند بنابر مسئلة اسنجی محددکردن نبد نهایت تعداد تابع منحصرفرد براي نظرگرفتن همة خصصیات هیگراف از یک طرف لزم مشخصبدن الیته يا مدلساز فرد. Equifinaliy

10 64 تحقيقات آب خاک ايران درة 46 شمارة تابستان 394 اسنجی عث میشد نتان یک مدل هیلژیکی مجمعه پارامترهاي منحصرفرد ارائه کرد. خصصیت همپایابی مثابة یکی از یژگیها مشکالت اسنجی مدله يا هیلژیکی تحقیق مشهد بد که ضررت استفاده از رشه يا بر تحلیل عدم قطعیت پارامترها را بیشتر تجیه میکند. مبتنی REFERENCES Alizadeh, A. (8). Principles of Applied Hydrology. Imam Reza Universiy, Mashhad. Balar, A. M. and Fonane D. G. (8). Use of muli objecive paricle Swarm Opimizaion in waer resource managemen. Journal of Waer Resource Planning and Managemen., 7-6. Behzadian, K. (). Developing mehods for designing opimal biopsy samples for calibraion waer disribuion neworks using muli crieria decision. Ph. D. disseraion, Amirkabir Universiy, Tehran. Chow, V. T., Maidmen, D. R., and Mays, L. W. (988). Applied Hydrology, McGraw, Inc, New York, USA. Eckhard, K., Fohrer, N., and Frede, H. G. (). Auomaic model calibraion. Wiley Iner Science., Ensania, N. (). Daily runoff simulaion using he PSO algorihm in cachmen model opimizaion. M.sc. Thesis. Azad Universiy. Tehran. Gupa, H. V., Sorooshian, S., and Yapo, P. (999). Saus of auomaic calibraion for hydrologic models comparison wih muli-level exper calibraion. Journal of Hydrologic Engineering., HEC-HMS User Manual. (8). Rerieved January, from hp:// Kamali, B. and Mousavi, J. (). Auomaic Calibraion of Hydrologic Even-Based Model Using PSO Mea-Heurisic Algorihm. Fifh Naional Congress on Civil Engineering. (In Farsi) Kuok, K., Harun, S., and Shamsuddin, S. (). Paricle swarm opimizaion feedforward neural nework for modeling runoff. In. J. Environ. Sci. Tech. 7 (), Qaderi, K, Samani, J, and Eslami, H. (6). Auo Calibraion of a Rainfall-Runoff Model Based on SCE Mehod. Iran-Waer Resources Research. (), 39-. (In Farsi) QodsiPour, A. (9). Analyic Hierarchy Process. Amirkabir Universiy. Tehran. Sorooshian, S., Gupa V. H., and Fulon, J. L. (983). Evaluaion of maximum likelihood parameer esimaion echniques for concepual rainfallrunoff models' influence of calibraion daa variabiliy and lengh on model credibiliy. Waer Resource Research. 9, -9. Timohy, D. S., Charles, S. M., and Kyle, E. K. (). Equaions for Esimaing Clark Uni Hydrograph Parameers for Small Rural Waersheds in Illinois. Waer-Resources Invesigaions Repor. 6: 8p. Yapo, P., Gupa, H. V., and Sorooshian, S. (996). Auomaic calibraion of concepual rainfallrunoff models; Sensiiviy o calibraion daa. Journal of Hydrology. 8, 3-48.