تخمین بارش درازمدت شهر بابلسر با استفاده از برنامه‌ریزی بیان ژن بهینه‌یافته

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری منابع آب، گروه مهندسی آب، واحد کرمانشاه، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمانشاه، ایران

2 گروه مهندسی آب، واحد کرمانشاه، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمانشاه، ایران

3 گروه مهندسی آب، واحد کرمانشاه، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمانشاه، ایران

4 دانشیار، گروه مهندسی آب، واحد کرمانشاه، دانشگاه آزاد اسلامی، کرمانشاه، ایران

doi
10.22125/iwe.2022.162632
چکیده

تخمین و شبیه­سازی بارندگی یکی از مهمترین حوزه­های علم هیدرولوژی محسوب می­شود. در این مطالعه، برای اولین بار بارش دراز مدت شهر بابلسر در یک بازه 68 ساله از سال 1951 تا 2019 به­صورت ماهانه توسط یک مدل هوش مصنوعی ترکیبی بهینه­یافته پیش­بینی شد. برای انجام اینکار، مدل برنامه ریزی بیان ژن (GEP) با تبدیل موجک (WT) ترکیب شدند. برای آموزش مدل­های هوش مصنوعی از 70 درصد مقادیر مشاهداتی و برای آزمون آنها از 30 درصد باقیمانده استفاده گردید. همچنین، با استفاده از تابع خود همبستگی (ACF) تاخیرهای موثر داده­های سری زمانی شناسایی شدند و با استفاده از آنها، شش مدل GEP مختلف توسعه داده شدند. تعداد ژن­های بهینه­سازی شده مدل GEP مساوی با چهار انتخاب گردید. علاوه بر این تابع Multiplication به­عنوان بهترین تابع اتصال مدل GEP معرفی گردید. مدل برتر GEP با انجام یک تحلیل حساسیت معرفی شد که مقادیر ضریب همبستگی (R) و شاخص پراکندگی (SI) آن به­ترتیب مساوی با 571/0 و 792/0 محاسبه شدند. تاخیرهای شماره (t-1)، (t-2)، (t-12) و (t-24) به­عنوان موثرترین تاخیرهای داده­های سری زمانی معرفی شدند. لازم به ذکر است که در بین موجک­های مادر مختلف، coif به­عنوان موجک مادر برتر معرفی شد و سپس با مدل GEP ترکیب گردید. مدل ترکیبی WGEP مقادیر بارش­ها را با دقت قابل قبولی شبیه­سازی کرد. به عبارت دیگر، تبدیل موجک دقت مدل سازی را به شکل محسوسی بهبود بخشید. به­عنوان مثال مقدار شاخص عملکرد (VAF) برای مدل GEP و WGEP به­ترتیب مساوی با 710/31 و 064/82 بودند.