روش‌های ترکیبی چندگانه مدل‌سازی برای تجزیه و تحلیل شبیه‌سازی‌های هیدرولوژیکی (مطالعه موردی: زیرحوضه آبریز قره‌سو، استان کرمانشاه)

سابقه و هدف: مدل‌های شبیه‌سازی هیدرولوژیکی نمایش ساده شده‌ای از سیستم هیدرولوژی واقعی هستند که به مطالعه درباره کارکرد حوضه در واکنش به ورودی‌های گوناگون و فهم بهتر از فرآیندهای هیدرولوژی کمک می‌کنند. این مدل ها با شبیه‌سازی فرآیند بارش- رواناب قادر به تخمین میزان رواناب حوضه‌های آبریز با کمترین زمان و هزینه ممکن بوده ولی علیرغم توانمندی‌های بالا، دارای خطا می‌باشند. یکی از مهمترین مسائل در بین پژوهشگران، برطرف نمودن این خطاها می‌باشد. ازین رو، کاربرد روش های ترکیبی به عنوان یکی از رویکردهای مورد استفاده جهت بهبود نتایج مورد تاکید این تحقیق می باشد. در این پژوهش برای تجزیه و تحلیل شبیه‌سازی‌های هیدرولوژیکی از چهار روش ترکیبی چندگانه (Simple Model Average (SMA)، Weighted Average Method (WAM)، Multi Model Super Ensemble (MMSE) و Modified Multi Model Super Ensemble (M3SE)) در زیرحوضه آبریز قره‌سو واقع در استان کرمانشاه استفاده شده است. مواد و روش‌ها: زیر‌حوضه آبریز قره‌سو با مساحت 5354 کیلومترمربع در شمال‌غربی حوضه کرخه و در غرب ایران واقع شده‌است. در این پژوهش داده‌های پایه مورد استفاده شامل داده‌های دما، بارش و رواناب مشاهده‌ای به صورت روزانه طی دوره آماری 2008 -1997 از ایستگاه‌های منتخب منطقه می‌باشد. 70 درصد داده‌ها برای دوره واسنجی (2005 –1997) و 30 درصد باقی‌مانده برای صحت‌سنجی (2008 -2006) بکار گرفته شد. بدین‌منظور، از مدل‌های موجود در بسته نرم‌افزاری RRL چون Simhyd، AWBM، Sacramento و TANK و مدل‌های SCS-Milc و Hymod کدنویسی شده در زبان برنامه‌نویسی Matlab استفاده شد. پس از حصول نتایج، به منظور بهبود نتایج از چهار روش ترکیبی SMA، WAM، MMSE و M3SE استفاده شد. در نهایت با استفاده از شاخص‌های ارزیابی ریشه میانگین مربعات خطای نرمال(NRMSE) و نش- ساتکلیف (NS) عملکرد هر کدام از روش‌ها بررسی شد. یافته‎ها: در پژوهش حاضر تمامی مدل‌های شبیه‌سازی شده نتایج قابل قبولی را ارائه می‌دهند. نتایج مربوط به روش‌های ترکیبی نشان داد که به طور کلی روش‌ها موجب بهبود نتابج شبیه‌سازی شده‌اند. هم‍چنین بیشترین میزان بهبود به ترتیب در روش‌های M3SE و MMSE بدست آمد. مقدار شاخص‌های ارزیابی NS و NRMSE در روش M3SE به ترتیب 80/0 و 97/0 در دوره واسنجی و در دوره صحت‌سنجی 87/0 و 53/0 بدست آمد. نتیجه‌گیری: روش‌های ترکیبی چندگانه به طور مشخص نتایج شبیه‌سازی دبی جریان توسط هر یک از مدل‌های شبیه‌سازی را بهبود بخشیدند. هرچند روش M3SE به دلیل داشتن فرآیندی که در آن تاثیر تصحیح خطا دیده شده است نتایج بهتری نسبت به بقیه ارائه داده است. در نهایت در بدترین حالت می توان انتظار داشت خروجی مدل ترکیبی M3SE برابر یا بهتر از بهترین شبیه سازی از بین مدل های هیدرولوژی به کار رفته باشد.