بررسی دقت مدل مفهومی HMS-SMA و مدل دو خطی سری زمانی در پیش بینی رواناب روزانه مطالعه موردی: (حوضه مارون ایستگاه هیدرومتری ایدنک)

پیش‌بینی رواناب به‌منظور بهره‌برداری مؤثر از مخازن کنترل سیل و سامانه‌های سیل بند خاکی ضروری می‌باشد. پیش‌بینی‌ها همچنین با برآورد زمان و محدوده خسارات مورد انتظار یا شرایط مخرب سیل، بهره‌برداری اضطراری را امکان پذیر میسازند. پیش‌بینی‌ها بر مبنای شرایط هواشناسی و هیدرولوژیکی اخیردر حوضه هستندو ممکن است شرایط هواشناسی پیش‌بینی‌شده در آینده را نیز شامل شوند.اگرچه اکثر کاربردها در زمینه پیش‌بینی سیل می‌باشد، پیش‌بینی رواناب ممکن است تامین آب، انرژی برق‌آبی، نیازهای زیست‌محیطی و دیگر نیازهای بهره‌برداری را هم پشتیبانی نماید. بنابراین تاکنون روابط و الگوهای گوناگون و پیچیده‌ای برای پیش‌بینی میزان آبدهی رودخانه‌ها مانند انواع الگوهای مفهومی بارش-رواناب، الگوهای خطی سری زمانی و الگوی ترکیبی یا هیبرید ارائه‌شده است، لیکن به دلیل عدم شناخت دقیق و نیز پیچیدگی عوامل مؤثر در آبدهی رودخانه‌ها در بسیاری از مواقع میزان مقادیر محاسبه ‌شده از روابط گوناگون تفاوت معنی‌داری با یکدیگر داشته‌اند.هدف از این پژوهش ارزیابی دقت مدل مفهومیHMS-SMAو مدل دوخطی در پیش‌بینی رواناب روزانه در حوضه مارون واقع در استان خوزستان می‌باشد. وجه تمایز این پژوهش با مطالعات پیشین داخلی تاکنون مقایسه این دو مدل در زمینه پیش بینی رواناب روزانه در مطالعات داخلی صورت نگرفته است در این پژوهش داده های شدت جریان روزانه رودخانه مارون به مدت 17 سال طی سال های 1374 تا 1390 در ایستگاه آبسنجی ایدنک در حوضه آبریز مارون مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفتهاند. همچنین حوضه آبریز مارون تا محل سد مارون بر اساس توپوگرافی و موقعیت ایستگاه‌های هیدرومتری با استفاده از نرم‌افزار ARCGIS به چهار قسمت تقسیم‌شده و هر یک به‌عنوان یک زیر حوضه به مدل HMS-SMA معرفی‌شده است. از بین مدلهای مختلف تبدیل بارش به رواناب در نرم افزارHEC-HMS، ازمدل هیدروگراف واحد کلارک به دلیل کاربرد گسترده‌تر در حوضههای بزرگ و عملکرد قابل‌قبول آن استفاده شد. همچنین بنابر مرور منابع انجام شده و توصیه‌های صورت گرفته مدل SMA از مدل جریان پایه مخزن خطی برای برآورد جریان پایه بهره گرفته شد. برای روندیابی سیل در طی بازه‌های رودخانه نیز روش روندیابی ماسکینگام انتخاب شد. علاوه براین با توجه به برف‌گیر بودن حوضه برای مدل‌سازی ذوب برف از روش شاخص دما بهره گرفته شده‌است. مدل‌های دوخطی توسط گرانکر و اندرسون معرفی شدند. مدلهای دوخطی، در واقع بسط مرتبه دوم سری تیلور هستند. با توجه به اینکه داده های سری زمانی شدت جریان روزانه ایستگاه ایدنک دارای نا ایستایی در میانگین و واریانس می باشند لذا از روش های تفاضلگیری، تبدیل باکس- کاکس و تابع تبدیل ریشه دوم به منظور ایستا کردن میانگین و واریانس سری استفاده شد. با توجه به شکل‌های مختلف هیدروگراف در مرحله صحتسنجی و واسنجی می‌توان دریافت که مدل HMS-SMAدر برآورد دبی جریان با مقادیر کم نسبت به دبی‌های اوج از دقت خوبی برخوردار است. میانگین و واریانس سری زمانی با استفاده از تفاضل گیری مرتبه دو ایستا گردید. سپس شروع به برازش مدلهای دوخطی مختلف با مرتبه های مختلف شد. صحت سنجی مدل‌های دوخطی برازش یافته بردادههای دبی روزانه ایستگاه ایدنک با استفاده از آماره پورت مانتو تایید شده است. در نهایت مدل دوخطی BL(2,2,1,1)با داشتن کمترین مقدار آماره آکائیک به عنوان مدل مناسبتر برگزیده شد و از آن برای مقایسه با مقادیر دبی جریان روزانه پیش بینی شده مدل HMS-SMA استفاده گردید. نگاه اجمالی به معیارهای ارزیابی دو مدل HMS-SMA و مدل دو خطی نشان می دهد که مدل BL(2,2,1,1) با مقادیر ضریب تعیین، مجموع مربعات باقی‌مانده و ریشه میانگین مربعات خطا، به ترتیب برابر با 91/0، 9/8، 8/17 به‌ عنوان مدل مناسبتر و از دقت زیاد در مدل‌سازی و پیش بینی دبی روزانه حوضه مارون در مقایسه با مدل مفهومی HMS-SMAاست. همچنین مشخص شد که در مدل های دوخطی با افزایش مرتبه میانگین توانایی و قابلیت پیش بینی جریان روزانه آن ها درحوضه مذکور نامناسبتر میگردد.