روش های ترکیبی چندگانه مدل سازی برای تجزیه و تحلیل شبیه سازی های هیدرولوژیکی (مطالعه موردی: زیرحوضه آبریز قره سو، استان کرمانشاه)

مدل های شبیه سازی هیدرولوژیکی نمایش ساده شده ای از سیستم هیدرولوژی واقعی هستند که به مطالعه درباره کارکرد حوضه در واکنش به ورودی های گوناگون و فهم بهتر از فرآیندهای هیدرولوژی کمک می کنند. این مدل ها با شبیه سازی فرآیند بارش- رواناب قادر به تخمین میزان رواناب حوضه های آبریز با کمترین زمان و هزینه ممکن بوده ولی علیرغم توانمندی های بالا، دارای خطا می باشند. یکی از مهمترین مسائل در بین پژوهشگران، برطرف نمودن این خطاها می باشد. 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 شبیه سازی های 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 قره سو واقع در استان کرمانشاه استفاده شده است.

زیر حوضه آبریز قره سو با مساحت 5354 کیلومترمربع در شمال غربی حوضه کرخه و در غرب ایران واقع شده است. در این پژوهش داده های پایه مورد استفاده شامل داده های دما، بارش و رواناب مشاهده ای به صورت روزانه طی دوره آماری 2008 -1997 از ایستگاه های منتخب منطقه می باشد. 70 درصد داده ها برای دوره واسنجی (2005 -1997) و 30 درصد باقی مانده برای صحت سنجی (2008 -2006) بکار گرفته شد. بدین منظور، از مدل های موجود در بسته نرم افزاری RRL چون Simhyd، AWBM، Sacramento و TANK و مدل های SCS-Milc و Hymod کدنویسی شده در زبان برنامه نویسی 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 شاخص های ارزیابی ریشه میانگین مربعات خطای نرمال(NRMSE) و نش- ساتکلیف (NS) عملکرد هر کدام از روش ها بررسی شد.

در پژوهش حاضر تمامی مدل های شبیه سازی شده نتایج قابل قبولی را ارائه می دهند. نتایج مربوط به روش های ترکیبی نشان داد که به طور کلی روش ها موجب بهبود نتابج شبیه سازی شده اند. هم‍چنین بیشترین میزان بهبود به ترتیب در روش های M3SE و MMSE بدست آمد. مقدار شاخص های ارزیابی NS و NRMSE در روش M3SE به ترتیب 80/0 و 97/0 در دوره واسنجی و در دوره صحت سنجی 87/0 و 53/0 بدست آمد.

روش های ترکیبی چندگانه به طور مشخص نتایج شبیه سازی دبی جریان توسط هر یک از مدل های شبیه سازی 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.