ارزيابي عملكرد الگوريتم خفاش در بهينه‌سازي پارامترهاي مدل غيرخطي ماسكينگام براي رونديابي سيلاب

Evaluation of the performance of bat algorithm in optimization of nonlinear Muskingum model parameters for flood routing

در اين پژوهش، الگوريتم خفاش به‌عنوان الگوريتمي مبتني بر سرعت و مكان خفاشها در بهينه سازي پارامترهاي مدل غيرخطي ماسكينگام براي رونديابي سيلاب استفاده شده است. به‌منظور بررسي كارايي اين الگوريتم، مطالعۀ موردي سيل ويلسون و همچنين يك سيل تاريخي از منطقۀ ليقوان به‌منظور رونديابي سيلاب و محاسبۀ پارامترهاي مدل ماسكينگام انتخاب شد. مجموع مربعات انحرافات و مجموع قدر مطلق انحرافات بين دبي هاي رونديابي‌شده و مشاهداتي، به‌عنوان توابع هدف در نظر گرفته شد. بر اساس نتايج به دست آمده از رونديابي سيل ويلسون با استفاده از الگوريتم خفاش، مقادير اين توابع هدف به‌ترتيب برابر 35/14 و 22/76 مترمكعب بر ثانيه است. نتايج رونديابي سيل ليقوان با الگوريتم خفاش نيز نشان داد مجموع مربعات انحرافات، مجموع قدر مطلق انحرافات و تفاوت بين دبي هاي اوج مشاهداتي و رونديابي‌شده به‌ترتيب برابر 7/24، 6/23 و صفر متر‌مكعب بر ثانيه است. در تحقيق حاضر، عملكرد الگوريتم خفاش با الگوريتم هاي تكاملي نظير الگوريتم ژنتيك، ازدحام ذرات و هارموني مقايسه شد. نتايج بيان‌كنندۀ برتري روش خفاش براي محاسبۀ دقيق پارامترهاي مدل ماسكينگام و پيش بيني دقيق سيلاب است. بنابراين، از دستاوردهاي تحقيق حاضر مي توان به معرفي روش الگوريتم خفاش براي حل مسائل مرتبط با هيدرولوژي و مديريت منابع آب اشاره داشت به گونه اي كه در بسياري از اين مسائل با توابع هدف غيرخطي و قيود پيچيده مواجهيم كه الگوريتم يادشده پاسخ‌هاي با‌كيفيت در كمترين زمان ممكن را دارد.

In this study, bat algorithm is used as an algorithm based on velocity and location of bats to optimize the parameters of Muskingum's nonlinear model for flood routing. The case study of Wilson flood as well as a historical flood from Lighvan area were selected for flood routing and calculating the parameters of Muskingum's model, with the aim of examining the efficiency of this algorithm. The sum of squares of deviations and the sum of the absolute values of deviations between routed and observational flows were considered as the objective functions. According to the results obtained from the Wilson flood routing using the bat algorithm, the values of these objective functions are equal to 35.14 and 22.76 m3 per second, respectively. The results of routing of Lighvan flood by using bat algorithm also indicated that the sum of squared deviations, the sum of absolute values of deviations, and the difference between observed and routed peak flows are equal to 7.24, 6.23 and 0 m3/s, respectively. In the present study, the performance of the bat algorithm was compared with evolutionary algorithms such as genetic, particle swarm, and harmony algorithms.