ارزیابی کارایی مدل هیدرولوژیکی IHACRES و شبکه عصبی مصنوعی به منظور پیش بینی جریان در رودخانه بختیاری

در سال های اخیر پیش بینی جریان در رودخانه یکی از مسایل مهم و مورد توجه برای مدیریت منابع آب در ایران است. این پیش بینی نیازمند آمار و اطلاعات است که متاسفانه اغلب حوضه های کشور فاقد داده های با کمیت و کیفیت مورد نظر می باشند. مدل سازی هیدرولوژیکی و استفاده از هوش مصنوعی از نمونه راهکارهایی است که برای برطرف کردن چالش عدم کفایت و عدم وجود داده های باکیفیت مناسب در هیدرولوژی مورد استفاده قرار می گیرد. معیار انتخاب مدل مناسب برای این فرایند، ارزیابی عملکرد مدل ها با توجه به شرایط هیدرولوژیکی هر منطقه است.

مدل های زیادی برای پیش بینی جریان رودخانه مورد استفاده قرار می گیرند. در این تحقیق از مدل بارش-رواناب IHACRES و شبکه عصبی مصنوعی به عنوان مدل داده محور برای پیش بینی جریان، در رودخانه بختیاری استفاده شد. از داده های سال های 1984 تا 1994 به عنوان داده های مرحله واسنجی و از داده های سال های 1995 تا 2006 برای صحت سنجی مدل هیدرولوژیکی استفاده شد. همچنین از شبکه Dence با تعداد نرون های 10، 20، 50 و 100 استفاده شد. معیار بهینه سازی Adam برای بهبود روند آموزشی در نظر گرفته شد و تابع خطای استفاده شده MSE است و تابع فعال ساز به علت پیوسته بودن داده ها sgmoid انتخاب شد.

نتایج ارزیابی مدل هیدرولوژیکی و شبکه عصبی مصنوعی با استفاده از شاخص های کلینگ-گوپتا، نش- ساتکلیف، ضریب تعیین، میانگین مربعات خطا و میانگین مطلق مورد بررسی قرار گرفت و نتایج نشان داد شبکه عصبی مصنوعی در کلیه معیارهای ارزیابی، نتایج بهتری در شبیه سازی جریان روزانه نسبت به مدل هیدرولوژیکی دارد. مقادیر معیارهای ارزیابی کلینگ-گوپتا، نش- ساتکلیف، ضریب تعیین، میانگین مربعات خطا، میانگین مطلق خطا در مرحله صحت سنجی به ترتیب برای مدل هیدرولوژیکی و شبکه عصبی مصنوعی 0/74، 0/75، 0/77، 1/25، 0/7 و 0/94، 0/89، 0/89، 0/57، 0/26 محاسبه شد.

بر اساس نتایج روش های مورد استفاده در تحقیق روش شبکه عصبی مصنوعی نسبت به مدل هیدرولوژیکی IHACRES پیش بینی دقیق تری از جریان روزانه رودخانه بختیاری دارد. توانایی قابل قبول شبکه عصبی در شبیه سازی جریان های اوج  علاوه بر شبیه سازی جریان روزانه از نتایج قابل توجه این تحقیق است.