توسعه مدل های تلفیقی یادگیری ماشین مبتنی بر روش تجزیه مد تجربی گروهی کامل در برآورد جریان ورودی به سد (مطالعه موردی سد دز)

نویسندگان

1 دانشگاه شهید چمران اهواز دانشکده مهندسی آب و محیط زیست

2 استاد گروه هیدرولوژی ومنابع آب، دانشکده مهندسی علوم آب، دانشگاه شهید چمران اهواز

3 استادیار دانشگاه شهید چمران اهواز

doi
چکیده

برآورد جریان ورودی به مخزن سدها در برنامه‌ریزی و مدیریت بهینه منابع آب، تامین آب مورد نیاز بخش‌های مختلف و مدیریت سیلاب از اهمیت ویژه‌ای برخوردار است. بنابراین در پژوهش حاضر سعی گردید تا عملکرد مدل‌های یادگیری ماشین جنگل‌های تصادفی (RF) و رگرسیون فرآیند گاوسی (GPR) با استفاده از روش پیش‌پردازش داده‌های تجزیه مد تجربی گروهی کامل (CEEMD) در برآورد جریان ماهانه ورودی به سد دز در دوره آماری 51-1350 تا 97-1396 مورد بررسی قرار گیرد. بدین منظور الگوهای ورودی در چهار سناریوی مختف شامل استفاده از داده‌های جریان با تاخیرهای زمانی، ترکیب داده‌های جریان و بارش با تاخیر‌های زمانی و اضافه‌ کردن خاصیت تناوبی به دو حالت قبل آماده و به مدل‌های منفرد معرفی شدند. نتایج نشان داد که هر مدل با سناریوهای متفاوتی به حداکثر دقت خود دست می‌یابد و در این بین مدل GPR با شاخص RMSE برابر با (m3/s) 49/97 بهترین عملکرد را داشت. پس از تعیین الگوهای برتر ورودی در هر سناریو، داده‌های مربوطه توسط روش CEEMD تجزیه و فرآیند مدل‌سازی با روش‌های RF و GPR انجام شد. بر اساس معیار‌های ارزیابی، کاهش خطا و افزایش دقت در مدل‌های تلفیقی توسعه داده شده به طور قابل ملاحظه‌ای مشهود بود. به طوریکه مدل CEEMD-GPR تواتست مقدار شاخص RMSE را به طور متوسط حدود 47 مترمکعب بر ثانیه کاهش دهد. همین روند برای مدل CEEMD-RF نیز مشاهده شد. به طور کلی عملکرد CEEMD-GPR در مقایسه با کلیه مدل‌های توسعه داده شده (منفرد یا تلفیقی) مناسب‌تر بوده و برای پیش‌بینی جریان ورودی به سد دز توصیه می‌شود.