استفاده از سیستم‌های استنتاج فازی (FIS) در برآورد تبخیر و تعرق مرجع روزانه

نوع مقاله : مقالات پژوهشی

نویسندگان

چکیده

تبخیر و تعرق یکی از اجزای اصلی چرخه هیدرولوژی و تخمین نیاز آبیاری است. در سال‌های اخیر استفاده از سیستم‌های هوشمند برای برآورد پدیده‌های هیدرولوژی افزایش چشمگیری داشته است؛ لذا این پژوهش با هدف بررسی امکان استفاده ازکارآمدی سیستم‌های استنتاج فازی، درایجاد نگاشت بین پارامترهای هواشناسی و تبخیر و تعرق گیاه مرجع و مقایسه دقت این سیستم‌ها با روش‌های ترکیبی صورت گرفت. براین اساس پس از بررسی مدل‌های مختلف موجود و بررسی ترکیب‌های مختلف داده‌های روزانه هواشناسی، 5 مدل برای برآورد تبخیر و تعرق مرجع روزانه ارائه شد. در این مدل‌ها تبخیر و تعرق محاسبه شده از معادله پنمن – مونتیث – فائو به عنوان خروجی مدل در نظر گرفته شد و کارایی مدل‌های مورد مقایسه با استفاده از آماره‌های ریشه میانگین مربع خطا، خطای انحراف میانگین، ضریب تعیین و معیار جاکوویدز (t) و معیار صباغ وهمکاران (R2 /t) مورد ارزیابی قرار گرفت. اطلاعات مورد استفاده از داده‌های هواشناسی ایستگاه سینوپتیک مشهد طی دوره آماری 50 ساله، از سال 1339 تا 1389بود، که از میان داده‌های موجود، 75 درصد به عنوان آموزش مدل و25برای درصد تست مدل مورد استفاده قرار گرفتند. مقایسه نتایج مدل‌های فازی ارائه شده با پارامترهای ورودی متفاوت با دو روش پنمن- مونتیث - فائو و هارگریوز- سامانی نشان دادند که، سیستم‌های فازی قادر به برآورد تبخیر و تعرق مرجع روزانه با دقت قابل قبولی هستند. به طوری که مدل فازی با 4 متغیر ورودی بالاترین همبستگی (99/0) را داشته و با در نظر گرفتن سایر پارامترهای ارزیابی، مدل با دو پارامتر دما و رطوبت نسبی (96/0 RMSE=،18/0MBE= ،95/0= R2،22t = و 04/0 R2/t) تطابق بسیار خوبی با مدل پنمن – مونتیث – فائو در مرحله آموزش داشت. در مرحله آزمون نیز، نتایج بسیار مشابه مرحله آموزش بوده و مدل فازی با 2 دما و رطوبت نسبی بهترین تطابق را بدست داد. با توجه به نتایج حاصل از این تحقیق، می‌توان مدل فازی را به عنوان یکی از روش‌های برآورد تبخیر تعرق مرجع روزانه با دقت بالا معرفی نمود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Estimation of Daily Reference Evapotranspiration with Fuzzy Inference Systems

نویسندگان [English]

  • H. Moradi
  • H. Ansari
  • S.M. Hasheminia
  • A. Alizadeh
  • A. Vahidian Kamyad
  • S.M.J. Mosavi
چکیده [English]

Evapotranspiration is one of the major components of hydrologic cycle and estimation of irrigation needs. In recent years the use of intelligent systems for estimating hydrological phenomena has increased significantly.In this study the possibility of using fuzzy inference system efficiency, creating a bridge between meteorological parameters and evapotranspiration, and comparing the accuracy of reference evapotranspiration using these systems were investigated. After analyzing the different models and different combinations of daily meteorological data, five models for estimating daily reference evapotranspiration were presented. For these models, the calculated evapotranspirationfrom Penman-Monteith-FAO equation was considered as a baseand the efficiency of other models was evluated using statistical methods such as root mean squared error, error of the mean deviation, coefficient of determination,Jacovides(t) and Sabbaghet al. (R2/t) criteria. The used data were collected from Mashhad’s meteorological synoptic station for a period of 50-years (from 1339 to 1389).From the available data, 75 percentwas used for training the model and the rest of 25 percent was utilized for the testing purposes. The results derived from the fuzzy models with different input parameters as compared with Penman-Monteith-FAO and Hargreaves-Samani methods showed that fuzzy systems were very well able to estimate the daily reference evapotranspiration.Fuzzy model so that the highest correlation with the four input variables (r=0.99) had in mind and evaluate other parameters, the model with two parameters, temperature and relative humidity (RMSE=0.96, MBE =0.18, R2=0.95, t=22, = and R2 / t=0.04) match very well with the model Penman - Monteith - FAO had stage training. In the test phase, training phase was very similar results and the model with the second phase of temperature and relative humidity will get the best match. According to the results of this study it can be concluded that fuzzy model approach is an appropriate method to estimatethe daily reference evapotranspiration. In addition, the fuzzy models do not require complex calculations which are required forcombination methods.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Fuzzy Inference Systems
  • Daily evapotranspiration
  • Penman-Monteith-FAO model
  • Hargreaves-Samani model