مدل‌سازی بارش- رواناب آبخیزهای مناطق ساحلی در نزدیکی تنگه هرمز با استفاده از روش‌های داده‌کاوی

Abstract

برآورد رواناب ناشی از وقوع بارندگی، گامی بسیار مهم در برنامه‌ریزی منابع آب به­ویژه در آبخیزهای فاقد ایستگاه­های هیدرومتری است. بنابراین پژوهش در ارتباط با مدل‌هایی که بتواند در این حوضه‌ها و با کمترین خطا، جریان رودخانه را شبیه‌سازی نمایند یک ضرورت اجتناب‌ناپذیر است. در این مطالعه به شبیه‌سازی بارش- رواناب آبخیز سد استقلال میناب با استفاده از روش‌های داده‌کاوی و مقایسه عملکرد آنها و ارائه مناسب‌ترین مدل بارش- رواناب برای این منطقه پرداخته شد. برای این منظور از هشت مدل داده­کاوی شامل الگوریتم جنگل تصادفی، ماشین بردار پشتیبان، شبکه عصبی مصنوعی، مدل الگوریتم‌های ارتقای شدید گرادیان، مدل درختی M5، مدل اسپلاین چند متغیره رگرسیون انطباقی، مدل فرایند گوسی، مدل بیزی جمعی رگرسیون درختی استفاده گردید. به‌منظور ارزیابی مدل‌های مورداستفاده در این تحقیق از معیارهای ارزیابی ضریب تعیین، ریشه میانگین مربعات خطا و میانگین خطای مطلق و همچنین نمودار تیلور استفاده شده است . نتایج نشان داد که مدل اسپلاین چند متغیره رگرسیون انطباقی، بهترین عملکرد را در بین مدل‌ها برای شبیه‌سازی دبی ماهانه آبخیز مورد مطالعه داشته است. مدل ماشین بردار پشتیبان نیز با مقدار خطای جذر میانگین مربعات (RSME) برابر 73/7 مترمکعب در ثانیه عملکرد مناسبی داشته است. بقیه مدل‌ها نیز عملکرد نسبتاً نزدیک به هم داشته‌اند، به‌طوری‌که مدل الگوریتم‌های ارتقای شدید گرادیان با مقدار 98/9 مترمکعب در ثانیه بالاترین و مدل اسپلاین چند متغیره رگرسیون انطباقی با مقدار 7/7 مترمکعب در ثانیه کمترین مقدار RMSE را داشته‌اند. در ادامه با وارد نمودن مقادیر دمای سطح دریا خلیج فارس (PGSST) به فرایند شبیه‌سازی به بررسی اثر این پارامتر بر نتایج شبیه‌سازی پرداخته شد. نتایج نشان داد که مقادیر PGSST موجب بهبود نتایج شبیه‌سازی رواناب در منطقه مورد مطالعه نگردید.