برآورد رواناب ماهانه و فصلي با مدل‌هاي سري زماني، درخت تصميم و رگرسيون خطي چندمتغيره

سابقه و هدف: از جمله عوامل ‌حائز اهميت در مديريت و برنامه‌ريزي منابع آب پيش‌بيني مقدار رواناب مي‌باشد. با افزايش دقت در پيش‌بيني رواناب رودخانه مديريت و برنامه‌ريزي كارآمدتري صورت مي‌گيرد بنابراين بهبود مدلسازي پيش‌بيني رواناب امري ضروري است.اولين هدف از اين مطالعه ارزيابي كارايي مدلهاي رگرسيون چندمتغيره خطي، درخت تصميم M5 و سري زماني در پيشبيني رواناب رودخانه است. هدف دوم بررسي مقياس زماني مدلسازي (ماهانه و فصلي) و نيز تاثير ورودي هاي مدل (يك متغير با گام هاي تاخير و چند متغير با گامهاي تاخير) بر دقت مدلهاي مورد مطالعه است. مواد و روش‌ها: در اين پژوهش حوضه آبريز ناورود واقع در غرب استان گيلان جهت منطقه مطالعاتي انتخاب گرديده‌است. داده‌هاي مورد نياز دو ايستگاه خرجگيل در سال‌هاي 1398-1368 و خليان در سال‌هاي 1397-1375 شامل دبي، بارش و دما در مقياس زماني ماهانه از آب منطقه‌اي استان گيلان جمع‌آوري شده‌است. مقدار رواناب توسط داده‌هاي دريافت شده در بازه زماني ماهانه و فصلي با استفاده سه مدل رگرسيون چند متغيره خطي، سري زماني و درخت تصميم M5 در دو رويكرد متفاوت پيش‌بيني شده‌است. رويكرد اول متغيرهاي ورودي به مدل شامل دبي، بارش و دما با 3 گام تاخير زماني و در رويكرد دوم تنها متغير دبي با 3 گام تاخير زماني بوده‌است. شاخص‌هاي ارزيابي در اين پژوهش شامل ميانگين انحراف خطا (MBE)، ضريب كارايي نش (NSE) و ضريب تعيين (R^2) مي‌باشد.يافته‌ها يافته‌ها: در رويكرد اول و در پنجره زماني ماهانه مدل درخت تصميم M5 با شاخص MBE، NSE 0.04، 0.80 (آموزش) و 0.01، 0.72 (آزمون) در ايستگاه خرجگيل و 0.01، 0.79 (آموزش) و 0.00، 0.82 (آزمون) در ايستگاه خليان بعنوان مدل منتخب انتخاب مي گردد. در گام زماني فصلي نيز مقادير شاخص ها براي مدل درخت تصميم M5 در ايستگاه خرجگيل برابر . برابر 0.02، 0.78 (آموزش) 0.02، 0.86 (آزمون) و در ايستگاه خليان نيز 0.01، 0.79 (آموزش ) و 0.00، 0.86 (آزمون) مي باشد و اين مدل در گام زماني فصلي در رويكرد اول نيز بهترين مدل مورد مطالعه بوده است. رويكرد دوم در هر دو گام زماني ماهانه و فصلي منجر به يافته هاي متفاوتي شده است. در رويكرد دوم در گام زماني ماهانه مقادير شاخصها براي مدل سري زماني در دو مرحله آموزش و آزمون در ايستگاه خرجگيل بهترتيب برابر 0.05 ، 0.47 و 0.10، 0.52 و در ايستگاه خليان برابر با 0.02، 0.63 و 0.02، 0.49 بوده است. در گام زماني فصلي نيز مقادير شاخص هاي مدل منتخب در دو مرحله آموزش و آزمون در ايستگاه خرجگيل 0.42، 0.58 و 0.06، 0.83 و خليان 0.09، 0.40 و 0.10، 0.62 مي باشد. در گام زماني فصلي نيز مدل سري زماني مدل منتخب در رويكرد دوم مي باشدنتيجه‌گيري: نتايج حاصل از اين پژوهش حاكي از آن است كه در رويكرد اول در هر دو ايستگاه و در هر دو گام زماني مدل درخت تصميم M5 دقت بالاتري در پيش‌بيني نسبت به دو مدل ديگر از خود نشان داده‌است در حاليكه در رويكرد دوم مدل درخت تصميم نتايج با دقت بالا از خود نشان نمي‌دهد و در مقابل مدل سري زماني دقت بالاتري نسبت به دو مدل ديگر در هر دو ايستگاه و هر دو گام زماني داشته‌است. يافته هاي اين مطالعه بر اين موضوع تاكيد دارد كه رويكرد مورد استفاده در انتخاب ورودي هاي مدل مي تواند به شكل كامل موثري دقت مدلسازي و مدل منتخب را تحت تاثير قرار دهد.