پیش‏ بینی رواناب با استفاده از مدل‏ های هوشمند

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دکتری علوم و مهندسی آبخیزداری

2 استاد گروه آموزش، برنامه ‏ریزی و مدیریت محیط زیست، دانشکدۀ محیط زیست، دانشگاه تهران، کرج

3 دانشیار گروه احیای مناطق خشک و کوهستانی، دانشکدۀ منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج

4 مدرس دانشگاه فنی و حرفه ‏ای، یزد

5 رئیس ادارۀ منابع طبیعی شهرستان بافق

چکیده

پیش‏بینی رواناب رودخانه‏ها به‌دلیل اهمیت زیاد آن در برنامه‏ریزی‏ها، بهره‏برداری از مخازن و همچنین مدیریت آب‏‏های سطحی همواره مورد توجه مسئولان، برنامه‏ریزان و مهندسان آب و منابع آبی بوده است. از طرفی، به‌دلیل تغییرات زمانی و مکانی موجود، روابط غیرخطی و عدم قطعیت و بسیاری از عوامل دیگر پیش‏بینی رابطۀ بارش‌ـ رواناب بسیار مشکل است، اما امروزه استفاده از سامانه‏های هوشمند در پیش‏بینی چنین پدیده‏های پیچیده‌ای می‏تواند مفید و مؤثر باشد. در این پژوهش سعی شده است با استفاده از داده‏های هواشناسی و هیدرومتری طی دورۀ زمانی 1349-1350 تا 1390-1391 رواناب در حوضۀ آبخیز امامه با استفاده از مدل‏های شبکۀ عصبی پرسپترون چندلایه، تابع پایۀ شعاعی و سیستم عصبی فازی تطبیقی تخمین زده شود. نتایج نشان داد از بین مدل‏های یادشده سیستم عصبی فازی تطبیقی عملکرد بسیار زیادی داشته است و به‌خوبی می‏تواند رواناب را پیش‏بینی کند به‌طوری‏که با توجه به خطاها ساختار 54 با هشت ورودی شامل بارندگی و دبی تا تأخیر دو روز و دما، تبخیر و تعرق و رطوبت نسبی همان روز که دارای تابع عضویت گوسی و جداسازی از نوع خوشه‏ای با خطای MSE، RMSE و MAE به‌ترتیب 001/0، 025/0 و 008/0 در مرحلۀ آموزش و 001/0، 026/0 و 008/0 در مرحلۀ آزمایش به‌عنوان بهترین مدل حوضۀ امامه بوده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


[1].Danandehmehr A, Majdzadeh Tabatabai MR. Prediction of daily discharge trend of river flow based on genetic programming, J. of Water and Soil. 2010; 24 (2): 325-333. [In Persian].
[2]. Kia SM.Soft computing using MATLAB, Kianrayaneh sabz press, 2011.P. 623. [In Persian].
[3]. Yosefi M, Talebi A, Poorshareiati R. Application of artificial intelligence in water and soil sciences, Yaz University Press, 2014: P. 516. [In Persian].
[4]. Nayak PC, Sudheer KP, Rangan, DM, Ramasastri KS. A neuro-fuzzy computing technique for modeling hydrological time series. J. of Hydrology. 2004; 29: 52–66.
[5]. Motamednia M, Nohegar A, Malekian A, Asadi H, Tavasoli A, Safari M, Karimi Zarchi K. Daily river flow forecasting in a semi-arid region using two data- driven, Desert. 2015; 20-1: 11-2.
[6]. Noori N, Kalin L, 2016. Coupling SWAT and ANN models for enhanced daily streamflow prediction, J. of Hydrology. 2016; 533: 141–151.
[7]. Nabezadeh M, Mosaedi A, Hessam M, Dehghani AA, Zakerneya M, Holghi M, 2012. Investigating efficiency fuzzy logic to predict daily river flow, Iran-Watershed Management Science & Engineering. 2012; 5(17): 7-14. [In Persian].
[8]. Nohegar A, Motamednia M, Malekian A. Daily river flood mresentative watershed, Physical Geography Research Quarterly. 2016; 48(3): 367-383. [In Persian].
[9].Mahdavi M, Applied Hydrology, First volume, fourth edition, Tehran university press, 2003: P. 364. [In Persian].
[10].Imrie CE, Durucan S, Korre A. River fow prediction using artificial neural networks: generalisation beyond the calibration range, J. of Hydrology. 2000; 233: 138-153 pp.
[11].Food I, Kartman N. Neural network in civil engineering: principal and understanding, J. of computing in civil engineering. 1996; 8 (2): 131-148.
[12].Kaastra I. Boyd MS. Forecasting futures trading volume using neural networks, The J. of Futures Markets.1995; 15(8): 953-970.
[13].Gharaei-Manesh S, Fathzadeh A, Taghizadeh-Mehrjardi R. Comparison of artificial neural network and decision tree models in estimating spatial distribution of snow depth in a semi-arid region of Iran, Cold Regions Science and Technology, 2016; 122: 26–35 pp.
[14].Kakaei Lafdani E, Moghaddamnia A, Ahmadi A. Daily suspended sediment load prediction using artificial neural networks and support vector machines, J. of Hydrology, 2013; 478: 50–62.
[15].Mahjouri N, Integrating support vector regression and a geomorphologic artificial neural network for daily rainfall-runoff modeling, Applied Soft Computing, 2014; 38: 329–345 pp.
[16].Dawson CW, Wilby R.L., 2001. Hydrological modeling using artificial neural network, Progress in Physical Geography. 2001; 25: 80–108.
[17].Tokar A S, Markus M. Precipitation rainfall-runoff modeling using artificial neural network and conceptual models, J.of Hydrologic Engineering. 2000; 5(2):156-161 pp.
[18].Dibike Y, Solomatine D. River flow forecasting using artificial neural networks. J. of Physics and Chemistry of the Earth, Part B: Hydrology, Oceans and Atmosphere. 2001; 26: 1–8.
[19].Mendez MC, Wenceslao G, ManuelPF, José Manuel LP, Roman L. Modelling of the monthly and daily behaviour of the runoff of the Xallas river using Box-Jenkins and neural networks methods. J. of Hydrology. 2004; 1685-1694.
[20].Melesse AM, Ahmad S, McClain ME, Wang X, Lim YH. Suspended sediment load prediction of river systems: An Artificial Neural Networks Approach, Agricultural Water Management. 2011; 98(5): 855-866.
[21].Zounemat-Kermani M, Teshnehlab M. Using adaptive neuro-fuzzy inference system for hydrological time series prediction, Applied Soft Computing. 2008; 8(2): 928-936.
دوره 4، شماره 4
دی 1396
صفحه 955-968
  • تاریخ دریافت: 10 بهمن 1395
  • تاریخ بازنگری: 12 اردیبهشت 1396
  • تاریخ پذیرش: 30 اردیبهشت 1396
  • تاریخ اولین انتشار: 01 دی 1396
  • تاریخ انتشار: 01 دی 1396