علوم آب
شاهین نوری نژاد؛ محمدمهدی رجبی؛ تورج فتحی
چکیده
شبیه‌سازی کمیت و کیفیت روانابهای سطحی در مناطق کوهستانی، به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فرد این‌گونه حوضههای آبریز مانند تأثیر قابل‌توجه برف بر رژیم جریان، تغییرات زیاد پارامترهای هواشناسی به‌واسطه تغییر ارتفاع، نرخ بالای فرسایش و کمبود اطلاعات ناشی از مشکلات دسترسی فیزیکی، یکی از موضوعات چالش‌برانگیز در حوزه مدل‌سازی ...
بیشتر
شبیه‌سازی کمیت و کیفیت روانابهای سطحی در مناطق کوهستانی، به دلیل ویژگی‌های منحصربه‌فرد این‌گونه حوضههای آبریز مانند تأثیر قابل‌توجه برف بر رژیم جریان، تغییرات زیاد پارامترهای هواشناسی به‌واسطه تغییر ارتفاع، نرخ بالای فرسایش و کمبود اطلاعات ناشی از مشکلات دسترسی فیزیکی، یکی از موضوعات چالش‌برانگیز در حوزه مدل‌سازی حوضههای آبریز محسوب می‌شود. یکی از مواردی که کمتر در خصوص مدل‌سازی این‌گونه حوضهها به آن پرداخته شده، تحلیل حساسیت و عدم قطعیت پیشبینیهای مرتبط با کیفیت آب، به‌ویژه در ارتباط با پارامتر مهم فسفر است. هدف از انجام این تحقیق واسنجی، اعتبارسنجی، تحلیل حساسیت و عدم قطعیت پارامتری مدل SWAT در پیشبینی دبی جریان، رسوب و فسفر کل در یک حوضه آبریز کوهستانی است. مطالعه موردی در حوضه آبریز رودخانه کرج در بالادست آبگیر بیلقان انجام شده و الگوریتم SUFI2 برای انجام تحلیل عدم قطعیت مورد استفاده قرار گرفته است. بر اساس نتایج تحلیل حساسیت، پارامترهای ضریب جریان پایه آب زیرزمینی، ضریب زبری رواناب سطحی و آهنگ افزایش بارش به ترتیب حساس‌ترین پارامترهای مدل نسبت به دبی جریان، رسوب و فسفر کل بودند. بهترین ضرایب نش-ساتکلیف (NS) مربوط به شبیه‌سازی رواناب، رسوب و فسفر کل در همه ایستگاه‌ها و در مجموع دوره‌های واسنجی و اعتبارسنجی، به ترتیب برابر با 76/0، 56/0 و 92/0 بدست آمد. همچنین شبیه‌سازی نقاط اوج نمودار هر سه کمیت مذکور با افزایش عدم قطعیت و کاهش دقت پیشبینی مدل همراه بوده، اما با توجه به قرارگیری بالای 70 درصد مقادیر اندازه‌گیری شده رواناب و رسوب و نزدیک به 60 درصد مقادیر اندازه‌گیری شده فسفر کل در بازه عدم قطعیت پیشبینی تولید شده توسط الگوریتم SUFI2، محدوده پارامترهای مورد استفاده در واسنجی مدل می‌تواند الگوی مناسبی برای شبیه‌سازی سناریوهای آتی در حوضههای آبریز کوهستانی مشابه باشد.
سعید فرزین؛ رضا حاجی آبادی؛ محمد حسین احمدی
چکیده
ماهیت دینامیکی پدیده‌های هیدرولوژیکی و نیز محدودیت دسترسی ابزارهای ریاضیاتی مناسب، سبب گشته که اکثر مطالعات پیشین در این زمینه، منجر به نگرشی تصادفی و احتمالاتی گردد. بررسی قطعی و یا تصادفی بودن فرآیند دینامیکی مقادیر تبخیر از سطح آب دریاچه‌ها، به منظور انتخاب روش مناسب شبیه‌سازی و بررسی قابلیت پیشبینی، موضوع مهم و بحث برانگیزی ...
بیشتر
ماهیت دینامیکی پدیده‌های هیدرولوژیکی و نیز محدودیت دسترسی ابزارهای ریاضیاتی مناسب، سبب گشته که اکثر مطالعات پیشین در این زمینه، منجر به نگرشی تصادفی و احتمالاتی گردد. بررسی قطعی و یا تصادفی بودن فرآیند دینامیکی مقادیر تبخیر از سطح آب دریاچه‌ها، به منظور انتخاب روش مناسب شبیه‌سازی و بررسی قابلیت پیشبینی، موضوع مهم و بحث برانگیزی است که در این تحقیق به آن پرداخته شده است. در این راستا، با توجه به قابلیت فراوان نظریه آشوب و مدل هوشمند شبکه عصبی در مطالعه رفتار سیستم‌های غیرخطی پویا مقادیر ماهانه تبخیر سطح آب دریاچه ارومیه در شمال‌غربی ایران، طی یک دوره آماری 40 ساله (1346-1386) با استفاده از مفاهیم این دو روش مورد بررسی و پیشبینی قرار گرفته است. نتایج بررسی شاخص‌های تعیین ماهیت آشوبناکی دادههای تبخیر؛ نمای لیاپانوف مثبت و مقدار غیر‌صحیح شیب نمودار بعد همبستگی در مقابل شعاع همبستگی، همگی نشانگر رفتار کاملا آشوبناک سری زمانی تحت بررسی می‌باشد. نتایج صحت‌سنجی حاکی از دقت بالای نظریه آشوب و مدل شبکه عصبی مصنوعی- اندکی دقت بالاتر- می‌باشد به طوریکه میانگین خطای مطلق (MAE) و جذر میانگین مربعات خطا (RMSE) در شبکه عصبی مصنوعی نسبت به نظریه آشوب به ترتیب 51/2 و 25/2 میلی‌متر کاهش یافته‌اند. همچنین نتایج مربوط به ارتفاع تجمعی تبخیر در دوره صحت‌سنجی حاکی از برتری 8/3 درصدی شبکه عصبی مصنوعی نسبت به نظریه آشوب دارد.
فرشاد فتحیان؛ احمد فاخری فرد؛ یعقوب دین پژوه؛ سید سعید موسوی ندوشنی
چکیده
مدل‌های سری زمانی از ابزارهای مهم در مدل‌سازی و پیشبینی فرآیندهای هیدرولوژیکی است که به منظور طراحی و مدیریت علمی پروژه‌های منابع آب به کار می‌روند. در این تحقیق به منظور مدل‌سازی میانگین دبی روزانه 6 ایستگاه آب‌سنجی واقع در بالادست سد زرینه‌رود از مدل‌های خطی خودهمبسته میانگین متحرک (ARMA) و غیرخطی خودهمبسته آستانه (TAR) 2 و 3 رژیمی ...
بیشتر
مدل‌های سری زمانی از ابزارهای مهم در مدل‌سازی و پیشبینی فرآیندهای هیدرولوژیکی است که به منظور طراحی و مدیریت علمی پروژه‌های منابع آب به کار می‌روند. در این تحقیق به منظور مدل‌سازی میانگین دبی روزانه 6 ایستگاه آب‌سنجی واقع در بالادست سد زرینه‌رود از مدل‌های خطی خودهمبسته میانگین متحرک (ARMA) و غیرخطی خودهمبسته آستانه (TAR) 2 و 3 رژیمی استفاده شده است. به دلیل اینکه داده‌ها دارای نوسانات فصلی می‌باشند، در ابتدا دادههای دبی روزانه برای یک دوره 15 ساله (2011-1997)، با استفاده از سری فوریه و برآورد شاخص‌های آماری نظیر میانگین و انحراف استاندارد، استاندارد شدند. سپس، دادههای استاندارد شده برای یک دوره 13 ساله (2009-1997) واسنجی و یک دوره 2 ساله (2011-2010) صحت‌سنجی شدند. در نهایت، مدل‌های خطی و غیرخطی مناسب با استفاده از معیارهای آکائیکه و آزمون استقلال باقیمانده‌های مدل (Ljung-Box) انتخاب شدند. نتایج این تحقیق نشان داده است که بر اساس معیارهای ارزیابی، عملکرد مدل‌های غیرخطی آستانه 2 و 3 رژیمی برای همه ایستگاه‌ها دارای برتری نسبت به مدل خطی در مدل‌سازی جریان روزانه رودخانه‌های بالادست سد زرینه رود می‌باشد. همچنین مدل‌سازی و مقایسه مدل‌های غیرخطی آستانه نشان داد که مدل غیرخطی 3 رژیمی دارای معیارهای ارزیابی مناسب‌تری نسبت به مدل 2 رژیمی می‌باشد.
