بهبود عملکرد یک مدل هیدرولوژی ساده با استفاده از الگوریتم های بهینه سازی چند هدفه و داده های گرانی سنجی ماهواره ای

امروزه استفاده از مدل های هیدرولوژی، عمدتا برای شبیه سازی تغییرات منبع آب و سیلان (شامل رواناب و تبخیر) ضروری به نظر می رسد. مدلسازی خوب فرآیندهای هیدرولوژیکی با استفاده از مدل های هیدرولوژی نیازمند تعیین پارامترهای مدل می باشد. در فرآیند واسنجی (کالیبراسیون) مقادیر پارامترهای مدل طوری برآورد می شوند که مدل به خوبی بتواند سیستم طبیعی را شبیه سازی نماید. موفقیت مدل های موجود در شبیه سازی واقعیت به پیچیدگی و تعداد پارامترهای آن بستگی ندارد. ساختار مدل، تشخیص پارامترهای تاثیرگذار و نحوه واسنجی می تواند تاثیر قابل توجهی در بهبود عملکرد شبیه سازی داشته باشد. روش های بهینه سازی از جمله روش های اتوماتیک واسنجی این مدل ها می باشد. تجربه های عملی واسنجی مدل های هیدرولوژی نشان داده است که روش های تک هدفه اغلب جهت اندازه گیری همه ساختارهای مهم داده های مشاهداتی کافی نیست. در این تحقیق الگوریتم های بهینه سازی تکاملی چندهدفه NSGA-II، MPSO، PESA-II و SPEA-II جهت واسنجی اتوماتیک یک مدل هیدرولوژیکی ساده (GR4J) ، متشکل از 4 پارامتر، برای حوضه دانوب با استفاده از داده های رواناب و ذخیره کلی آب حاصل از داده های روزانه ثقل سنجی ماهواره ای به کار گرفته می شوند. در این الگوریتم ها با ماکزیمم کردن ضرایب بهره وری نش-ساتکلیف (NS) مربوط به رواناب و تغییرات ذخیره آب، پارامترهای مدل برآورد شده و با معیارهای ارزیابی تعداد جواب آرشیو پرتو (NPS) ، فاصله نسلی (GD) ، فاصله گذاری (SP) و بیشترین گسترش (MS) عملکرد الگوریتم ها در فرآیند واسنجی مقایسه می شود. تمامی الگوریتم ها توانسته اند در پایان الگوریتم تعداد جواب آرشیو پرتو یکسانی داشته باشند. با توجه به معیارهای SP و MS الگوریتم NSGA-II عملکرد بهتری داشته و الگوریتم MPSO با توجه به تمامی معیارها عملکرد بهتری نسبت به روش-های PESA-II و SPEA-II و با معیار GD نیز بهتر از الگوریتم NSGA-II ارزیابی شده است. با توجه به نتایج محاسبه ضریب NS، مشخص شد که مدل در دوره های واسنجی و ارزیابی (اعتبار سنجی) دارای عملکرد قابل قبولی است و استفاده همزمان رواناب و تغییرات ذخیره آب منجر به بهبود عملکرد مدل شده است یعنی علاوه بر شبیه سازی قابل قبول رواناب، شبیه سازی قابل قبولی از تغییرات ذخیره آب نیز صورت گرفته است.