انجمن آبخیزداری ایران مجله اکوهیدرولوژی 2423-6098 12 4 2025 12 22 Calibration of Hydraulic Structure Discharge Coefficients by Integrating Firefly Optimizer and HEC-RAS Simulator in Python Environment واسنجی خودکار ضرایب دبی سازه‌های هیدرولیکی با یکپارچه‌سازی بهینه‌ساز کرم شب‌تاب و شبیه‌ساز HEC-RAS در محیط پایتون 1050 1067 106085 10.22059/ije.2026.408542.1901 FA کاظم شاهوردی گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران فرشته بهرامی فرد گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بوعلی سینا، همدان، ایران حسام قدوسی گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان، زنجان، ایران Journal Article 2025 10 07 <strong>Research Topic:</strong> Accurate hydraulic modeling is essential for the optimal management of irrigation networks.<br /> <br /><strong>Objective:</strong> This research aimed to develop an automated method for calibrating the discharge coefficients of structures in the HEC-RAS model. To this end, an innovative computational framework based on the Firefly Algorithm and using the Python programming language was created, which automatically controls the HEC-RAS software through its Application Programming Interface (API).<br /> <br /><strong>Method</strong>: In this study, 9 discharge coefficients related to three regulatory structures and six offtake structures in the E1R1 canal of the Dez irrigation network were optimized. The objective function was defined as minimizing the Mean Absolute Error between the simulated water depth in HEC-RAS and the target depth (design depth). The algorithm was executed with a population size of 10 over 35 iterations.<br /> <br /><strong>Results</strong>: Quantitative results demonstrated that the proposed method achieved high accuracy, with the final mean absolute error reaching 0.016 meters across 10 independent runs. Sensitivity analysis performed on the optimized discharge coefficients revealed that the downstream offtake structures had minimum discharge coefficient values of 0.32 and 0.31 respectively, while a key regulatory structure had a maximum discharge coefficient of 0.70. The discharge coefficients of the other structures converged within an intermediate range (0.47 to 0.63), indicating the existence of multiple optimal combinations to achieve the desired accuracy.<br /><strong>Conclusions</strong>: This research shows that the integration of HEC-RAS with metaheuristic algorithms can serve as an efficient and precise tool for the automated calibration of hydraulic models. <strong>موضوع:</strong> مدل‌سازی هیدرولیکی دقیق برای مدیریت بهینۀ شبکه‌های آبیاری ضروری است.<br /><strong>هدف:</strong> این پژوهش با هدف توسعۀ یک روش خودکار برای واسنجی ضرایب دبی سازه‌ها در مدل HEC-RAS انجام شد. در این‌زمینه، نوعی چارچوب محاسباتی نوآورانه مبتنی بر الگوریتم بهینه‌سازی کرم شب‌تاب و با استفاده از زبان پایتون ایجاد شد که از طریق واسط برنامه‌نویسی (API) HEC-RAS را به ‌طور خودکار کنترل می‌کند.<br /><strong>روش تحقیق:</strong> در این تحقیق، 9 ضریب دبی مربوط به سه سازۀ تنظیم‌کننده و شش سازۀ آبگیر در کانالE1R1 شبکۀ آبیاری دز بهینه‌سازی شد. تابع هدف، کمینه‌سازی میانگین خطای مطلق بین عمق شبیه‌سازی‌شده HEC-RAS و عمق هدف تعریف شد. الگوریتم با جمعیت 10 و در 35 تکرار اجرا شد.<br /><strong>یافته‌ها:</strong> نتایج کمی نشان داد روش پیشنهادی به دقت زیادی دست یافته است، به طوری که میانگین خطای مطلق نهایی در 10 اجرای مستقل به 0/016 متر رسید. تحلیل حساسیت نشان داد سازه‌های آبگیر انتهایی دارای مقادیر ضریب دبی حداقل و به‌ترتیب برابر با 0/32 و 0/31 دارند، در حالی که سازۀ تنظیم‌کننده دارای مقدار ضریب دبی حداکثر و برابر با 0/7 بود. ضریب دبی سایر سازه‌ها در محدودۀ میانی (0/47 تا 0/63) همگرا شدند که بیانگر وجود چندین ترکیب بهینه برای دستیابی به دقت مطلوب است.<br /><strong>نتیجه‌گیری:</strong> این تحقیق نشان داد که تلفیق HEC-RAS با الگوریتم فراابتکاری می‌تواند به عنوان یک ابزار کارامد و دقیق برای واسنجی خودکار مدل‌های هیدرولیکی استفاده شود. https://ije.ut.ac.ir/article_106085_c1d26de947ac846f4c55ee1aad19af1f.pdf