واسنجی خودکار پارامتر های حساس مدل هیدرولوژیکی hec-hms با استفاده از الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات (pso) (مطالعه موردی : حوضه آبخیز سد کارده)

مدیریت حوضه های آبریز مستلزم استفاده از مدل های هیدرولوژیکی است که نقش مهمی را در پیش بینی پاسخ حوضه به فرآیندهای بارش-رواناب ایفا می کنند. از طرفی ارزیابی رفتار حوضه نیز با استفاده از مدل های ریاضی هیدرولوژیکی مستلزم واسنجی مدل می باشد که هدف آن تخمین و برآورد دسته پارامترهای حوضه با بیشترین تطابق خروجی مدل با مجموعه ای از مقادیر مشاهداتی است. مهم ترین هدف در واسنجی مدل های بارش-رواناب پیدا کردن مقادیر بهینه برای مدل می-باشد که با استفاده از آن بتوان بهترین منحنی را برای هیدروگراف های مشاهداتی و محاسباتی برازش داد. با توجه به زمانبر بودن واسنجی دستی به ویژه در شرایط وجود داده های کم و پارامترهای زیاد، روش های واسنجی خودکار مبتنی بر استفاده از روش های جستجوی سیستماتیک در فضای چند بعدی با استفاده از یک تابع هدف بسیار سودمند می باشند. در این مطالعه، مدل شبیه سازhec-hms و الگوریتم هوش جمعیpso به عنوان مدل بهینه ساز عمل می کنند. نرم-افزارhec-hms یک مدل رخدادپایه برای شبیه سازی بارش-رواناب است که پارامترهای آن نسبت به شرایط اولیه حساس می باشند. برنامه نویسی مدل و فراخوانی hec-hmsدر محیط matlab انجام گرفت و تکنیک هایی مانند جهش نخبه و ایجاد آشفتگی به منظور ضعف الگوریتم و بهبود نتایج مورد استفاده قرار گرفته است. مدل تلفیقی ارائه شده برای حوضه سد کارده مورد بررسی قرار گرفت. واسنجی مدل با استفاده از دو تابع هدفnash و rmse انجام شد که منجر به ایجاد دسته پارامترهای مختلف گردید. برای ارزیابی توانایی الگوریتم pso در نیل به جواب های مطلوب، نتایج رویکرد واسنجی تک رخداده با نتایج واسنجی شبه خودکار مبتنی بر الگوریتم جستجوی نلدر و مید موجود در نرم افزارhec-hms توسط توابع pbias و rmse مقایسه شد که نشان دهنده کارایی مناسب الگوریتم pso در اتصال به مدل هیدرولوژیکی است. نتایج دو تابع نشان می دهد که مقدار تابع هدف rmse به دست آمده در مدل شبه خودکار به مراتب بیشتر از مدلpso-hms معرفی شده است. در ادامه، مدل مذکور در سناریوهای مختلف سه رخداده مورد بررسی قرار گرفت که نتایج آن حدود جدیدی را برای پارامترهای واسنجی به دست داد. کلیه سناریوهای مورد بررسی صحت سنجی گردید و نتایج بر خاصیت عدم امکان حصول پارامترهای منحصر به فرد برای یک حوضه آبریز تاکید داشت. این روش با توجه به مشکل غیرمنفرد بودن مجموعه جواب های مساله واسنجی به عنوان یک مساله معکوس می تواند در محدود نمودن تعداد جواب های کاندید موثر باشد.