بهینه سازی معادلات درونیاب بارش روزانه با نظریه فازی و الگوریتم ژنتیک در حوضه آبریز دشت مشهد

نوع مقاله : مقالات پژوهشی

نویسندگان

چکیده

تحلیل منطقه ای، ترمیم بارش های مفقود، محاسبه بارش مساحتی، برآورد PMP و الگوهای بارش- رواناب در مقیاس روزانه نیاز اساسی بسیاری از پژوهش های آب و هواشناسی است. روش درون یابی فاصله معکوس پیراسته براساس ریاضیات فازی و الگوریتم ژنتیک (MIDW-F) روشی جدید، کارا و بی نیاز از پیش فرض های پیچیده نظری است. هدف این مقاله به کارگیری این معادله درونیاب جدید برای تامین نیازهای اساسی فوق با واسنجی بارش روزانه حوضه آبریز دشت مشهد است. غربال و نرمال سازی متغیرهای فاصله و ارتفاع انجام شد. سپس تاثیر عملگرهای فازی (بیشینه، کمینه، جمع، ضرب و مجذورمربعات) در بهینه کردن MIDW-F بررسی و الگوریتم ژنتیک برای بهینه سازی پارامترها به کار گرفته شد. تحلیل ها بر روی 215 بارش‌روزانه (49 ایستگاه باران سنج) واسنجی و تحلیل شد. نتایج نشان داد که عملگر کمینه بهترین عملگر (سهم 58%)، ضرب (سهم 35%) و مجموع سهم سه عملگر دیگر 6% است. مقایسه MIDW-F با سه روش مرسوم دیگر (میانگین حسابی، چندضلعی تیسن و فاصله معکوس معمولی) نشان داد که خطاهای منطقه ای بارش روزانه با MIDW-F به طور چشم گیری کاهش می یابد. بیشترین معدل مجموع مجذورات خطای منطقه ای (RMSE) مربوط به روش میانگین حسابی 48/37 (با بیشترین45/90، کمترین 76/5، واریانس 8/686 و ضریب تغییرات 7/0) و کمترین معدل RMSE مربوط بهMIDW-F ، 78/31 (با بیشترین 67/56، کمترین 6/4 ، واریانس 92/340 و ضریب تغییرات 58/0) است. پهنه بندی بارش روزانه در دو تاریخ 2/1/1388 و 4/12/1388 و با دو روش MIDW-F و IDW انجام و مقایسه شد. نتایج نشان داد که پهنه بندی با MIDW-F جزئیات بیشتری ارائه کرد. بنابراین کاربرد این روش برای درونیابی بارش روزانه در یک منطقه همگن پیشنهاد می شود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Optimal Interpolation of Daily Rainfall Equations with Fuzzy Theory and Genetic Algorithms in Mashhad Plain Basin

نویسندگان [English]

  • N. Seyyednezhad Golkhatm
  • S.H. Sanaeinejad
  • B. Ghahraman
  • H. Rezaee Pazhand
چکیده [English]

Regional analysis, estimating missing values, areal rainfall, estimating PMP and rainfall- runoff models in daily scale are essential in water resources and climatological researches. Modified inverse distance interpolation method based on Fuzzy Mathematics (MIDW-F) is a new, efficient method and independent of complex preconceptions hypothesis. The purpose of this paper is applying the new interpolation equation for above essential needs by calibration the daily rainfall of Mashhad Plain catchment. Screening and normalizing distances and elevations were done, then effects of fuzzy operations (Max, Min, Sum, Multiplication and SQRT) are Checked out and optimizing the parameters of MIDW-F by Genetic algorithms. The 215 daily precipitations (49 rain gauge stations) were analyzed and were calibrated. The results showed that the best operators are Minimum (Share58%), multiplying (Share35%) and total contribution rate of others are 6%. The MIDW-F was compared with the three others conventional methods (the Arithmetic mean, Thiessen polygon and IDW) and results showed that the errors of MIDW-F method were reduced noticeably. Largest Regional Mean Square errors (RMSE) is for Arithmetic mean (Max. 90.45, Min. 5.76, variance 686.8 and 70% Cv) and smallest RMSE belong to MIDW-F (Max. 56.67, Min. 4.6, variance 340.92 and 57% Cv). Zoning of daily rainfall at 22/3/2009 and 23/2/2010 and with MIDW-F and IDW methods were conducted and evaluated. The results showed that the zoning by MIDW-F proposed more details. So this method is proposed for the interpolation of daily precipitation in a homogeneous region.

کلیدواژه‌ها [English]

  • MIDW-F
  • Genetic algorithm
  • Regional interpolation
  • Mashhad plane
  • Fuzzy theory