بهبود عملکرد مدل هیدرولوژیکی Hymod با استفاده از الگوریتم بهینه‌سازی نهنگ

نویسندگان

1 دانشیار، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بیرجند

2 دانشجوی دکتری مهندسی کشاورزی منابع آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه بیرجند

doi
10.22092/ijwmse.2021.352418.1850
چکیده

امروزه استفاده از مدل­‌های هیدرولوژی، عمدتاً برای شبیه‌­سازی تغییرات منبع آب و سیلان (رواناب و تبخیر) ضروری به نظر می‌­رسد. مدل­‌سازی مناسب فرایندهای هیدرولوژیکی نیازمند تعیین پارامترهای مدل است. در فرایندهای واسنجی مقادیر پارامترهای مدل طوری برآورد می‌­شوند که مدل به‌خوبی بتواند سامانه طبیعی را شبیه‌­سازی کند. تخمین پارامترهای این گونه مدل‌­ها عموماً به‌صورت مستقیم به‌‎دلیل تعداد بالای پارامترها غیرممکن است و لازم است، به کمک ابزار­های بهینه‌­سازی (واسنجی مدل) آن­‌ها را برآورد کرد. در پژوهش حاضر، واسنجی پارامتر­های مدل بارش–رواناب روزانه Hymod (یک مدل ساده­ مفهومی بارش–رواناب) با استفاده از الگوریتم نهنگ (WOA) که از نحوه­ جستجوی غذای نهنگ سرچشمه گرفته است، انجام شد. ارزیابی روش واسنجی مذکور با استفاده از داده‌­های روزانه بارش و تبخیر و تعرق برای پنج سال و صحت‌­سنجی آن نیز در پنج سال، در حوضه رودخانه لیف آمریکا انجام شد. مقادیر دبی شبیه‌­سازی ­شده و مشاهده ­شده با کمک شاخص‌­های ضریب همبستگی (R2)، خطای جذر میانگین مربعات (RMSE) و ضریب ناش-ساتکلیف (NS) مقایسه شدند. مقادیر معیارهای سنجش خطا به‌ترتیب 0.91، 1.2 و 0.8 برای دوره واسنجی و 0.91، 2.5 و 0.83 برای دوره صحت­‌سنجی به­‌دست آمد. همچنین، پارامترهای محاسبه ­شده به کمک الگوریتم نهنگ، میزان بیشترین ذخیره رطوبتی در حوضه 216.95 میلی­‌متر، تغییرات مکانی ذخیره رطوبت خاک 0.38، عامل توزیع بین دو مخزن رطوبتی 0.98، زمان ماندگاری در مخزن جریان آرام 0.08 روز و زمان ماندگاری در مخزن جریان سریع 0.47 روز است. بررسی مقادیر خطا نشان داد، الگوریتم بهینه­‌سازی نهنگ کارایی بالایی در زمینه واسنجی مدل­‌های بارش-رواناب دارد.