نوع مقاله : مقالات پژوهشی
نویسندگان
دانشگاه فردوسی مشهد
چکیده
چکیده
با توجه به اهمیت تعیین دقیق و به موقع تبخیر و تعرق در محاسبات بیلان آبی، شبیه سازی تولیدات گیاهی و برنامه ریزی های آبیاری از یک سو و نبود داده های مناسب هواشناسی از سوی دیگر، ارائه یک مدل ساده، کم هزینه و دقیق را در ارائه این پارامتر ضروری می نماید. لذا این تحقیق با هدف استفاده از توانمندی های سیستم استنتاج فازی (FIS)نسبت به برآورد تبخیر و تعرق مرجع ساعتی با استفاده از حداقل داده‌های هواشناسی صورت گرفت. براین اساس پس از بررسی مدلهای مختلف موجود و بررسی ترکیب‌های مختلف داده‌های ساعتی هواشناسی، مدل نهایی برای برآورد تبخیر و تعرق مرجع ساعتی تنها با استفاده از داده‌های تابش خالص خورشیدی ارائه شد. مدل فازی ارائه شده با یک پارامتر ورودی که در 48 سطح تعریف شده با بکار بردن 230 قانون در سیستم استنتاج ممدانی با استفاده از روش نافازی سازی مرکز ثقل، تبخیر و تعرق مرجع ساعتی را به صورت عدد حقیقی بدست می‌دهد. با توجه به نبود داده در ایران برای آموزش مدل از میان 114 ایستگاه مورد بررسی در کالیفرنیای آمریکا، داده‌های ایستگاه شماره 201 بنام یوسی- اندراد که دارای بیشترین دامنه تغییرات داده‌های تابش خالص بود، انتخاب شد. همچنین برای تست مدل از 13 ایستگاه با شرایط اقلیمی متفاوت که بطور تصادفی انتخاب شدند، استفاده گردید. مقادیر تبخیر و تعرق ساعتی حاصل از مدل فازی با مدلهای ترکیبی پنمن - مانتیس - فائو56 و سیمیس - پنمن مورد مقایسه قرار گرفت. کارایی مدلهای مورد مقایسه با استفاده از آماره‌های ریشه میانگین مربع خطا، خطای انحراف میانگین، ضریب تعیین و معیار جاکوویدز (t) و معیار صباغ و همکاران (R2 /t) مورد ارزیابی قرار گرفت. مقایسه نتایج مدل فازی ارائه شده تنها با یک پارامتر ورودی با مدل سیمیس در مقایسه با مدل پنمن-فائو56 با میانگین مربع خطا 07/0 RMSE=،004/0-MBE= ، 95/0= R2،61/4t = و 21/0 R2/t= در مرحله آموزش، دقت بالاتر مدل فازی را نشان داد. در مرحله تست نیز مدل فازی همبستگی بالایی با مدلCIMIS داشت (R2 = 0.94, RMSE= 0.0693, MBE=-0.0384 and R2/t=0.018). با توجه به نتایج حاصل از این تحقیق، می‌توان مدل فازی را به عنوان یکی از روش‌های برآورد تبخیر و تعرق مرجع ساعتی معرفی نمود.
واژه های کلیدی: سیستم استنتاج فازی، مدل سیمیس-پنمن، مدل پنمن-مانتیس-فائو 56، تبخیر و تعرق ساعتی
عنوان مقاله [English]
Application of Fuzzy Logic-Based Modeling to Estimate Hourly Reference Evapotranspiration Using the Least input Data
نویسندگان [English]
- H. Ansari
- H. Moradi
Faculty of Agriculture Ferdowsi University of Mashhad
چکیده [English]
Abstract
Evapotranspiration as one of the most important components of the hydrologic cycle, plays a key role in water resources management, crop yield simulation and irrigation scheduling. Therefore, presenting a low cost and precision model is very essential for calculations of hourly ETo. Although, there are empirical formulas, their performances are not all satisfactory due to the complicated nature of the hourly evapotranspiration process, the data availability, and high cost and error for gathering data. This paper develops hourly ETo estimation model based on fuzzy inference system (FIS) technique. We follow the idea of using the least input parameters, so the net radiation (Rn) selected, as the only input parameter. The used data has been picked on UC-Andrade station for training model, that have the most variation on Rn and climatically conditions, and another thirteen stations, that selected randomly, among 114 automated stations in US California. There is not proper hourly data in Iran. FIS model estimates hourly ETo as crisp number using of 230 rules with 48 level, centeroid defuzzification method and inference Mamdani method. FIS results compared with Penman-Monteith-FA056 and CIMIS-Penman combined model. It has been found that FIS technique has high accuracy and good performance (for the train data set, R2 = 0.97, RMSE= 0.07, MBE=-0.004 and R2/t (t: Jacovides criteria)=0.21). Comparing FIS with CIMIS and FAO56 results shows that FIS has better correlation with CIMIS than FAO56 for test data set, with R2 = 0.94, RMSE= 0.0693, MBE=-0.0384 and R2/t=0.018. Among FIS, CIMIS and FAO56, FIS model is economical, because of the parsimony principal; in conclusion, it raises model accuracy.
Keywords: Fuzzy model, Hourly Evapotranspiration, CIMIS-Penman, Penman-Montieth-FAO56
)
ارسال نظر در مورد این مقاله