ارزيابي تجزيه سري زماني مبتني بر تابع موجك در شبيه‌سازي دبي جريان رودخانه

زمينه و هدف: استفاده از مقادير تجزيه و تحليل شده توسط تابع موجك مي تواند دقت شبيه سازي ها را افزايش دهد. با توجه به تغييرات اقليمي و افزايش مقادير حدي در سال هاي اخير، در اين مطالعه سعي گرديد تأثير پردازش سيگنال تحت عنوان تبديل موجك در بهبود عملكرد مدل جنگل تصادفي در شبيه سازي جريان ماهانه در زيرحوضه هاي سيمينه رود و مهابادچاي در جنوب درياچه اروميه در دوره آماري 2019-1971 مورد بحث و بررسي قرار گيرد.روش پژوهش: در اين مطالعه، دقت مدل جنگل تصادفي در دو مرحله آموزش و آزمون مورد بررسي قرار گرفت. در ابتدا مدل جنگل تصادفي در دو فاز آموزش و آزمايش در شبيه سازي بارش-رواناب در جنوب حوضه درياچه اروميه مورد ارزيابي قرار گرفت. در خصوص ارزيابي عملكرد و ميزان خطاي مدل هاي مورد مطالعه به ترتيب از آماره هاي نش-ساتكليف و جذر ميانگين مربعات خطا استفاده شد. در گام بعدي بعد از بررسي عملكرد مدل جنگل تصادفي، اقدام به تجزيه سري هاي زماني بارش و دبي جريان در حوضه هاي مورد مطالعه با استفاده از تابع موجك شد. در اين خصوص از دو سطح تجزيه (سطح 1 و 2) و دو تابع موجك Haar و Daubechies استفاده شد. در نهايت با استفاده از مدل جنگل تصادفي به شبيه سازي بارش-رواناب مبتني بر تئوري موجك تحت عنوان مدل W-RF پرداخته شد.يافته ها و تشريح: درابتدا مدل جنگل تصادفي در دو فاز آموزش و آزمون مورد بررسي قرار گرفته نتايج شبيه سازي مقادير دبي جريان نشان داد كه مقادير شبيه سازي شده در محدوده اطمينان 95 درصد واقع شده كه ميزان خطاي شبيه سازي مقادير دبي جريان با استفاده از آماره RMSE به ترتيب برابر با 3.22 و 8.91 مترمكعب بر ثانيه در فاز آزمايش براي زيرحوضه مهابادچاي و سيمينه رود است. جهت بررسي تأثير تجزيه سري زماني بر عملكرد مدل RF، از تئوري موجك و تابع موجك هاي Haar و دابچيز4 در دو سطح تجزيه 1 و 2 استفاده شد. با برآورد دقت و عملكرد مدل تلفيقي W-RF در 4 الگوي ورودي، بهترين الگو بر اساس معيارهاي ارزيابي مدل RMSE و NSE انتخاب گرديد. نتايج بررسي ها نشان داد كه براي تابع موجك Haar، تجزيه سطح 1 عملكرد و ميزان خطاي بهتري نسبت به نوع سطح 2 در هر دو زيرحوضه دارد. در اين مطالعه موجك دابچيز در سطح 1 در فاز آزمايش بهترين عملكرد و كمترين ميزان خطا را در شبيه سازي مقادير دبي جريان در زيرحوضه هاي مورد مطالعه ارائه كرده و توانسته است ميزان خطا را در دو زيرحوضه مهابادچاي و سيمينه رود به ترتيب حدود 89 و 80 درصد نسبت به مدل جنگل تصادفي كاهش دهد.نتايج: در نهايت با مقايسه دو مدل RF و W-RF در شبيه سازي مقادير دبي جريان در دو زيرحوضه مورد مطالعه، نتايج نشان داد كه مدل تلفيقي W-RF به دليل تجزيه سري زماني مورد مطالعه توانسته است ميزان خطا را در دو زيرحوضه مهابادچاي و سيمينه رود به ترتيب حدود 89 و 80 درصد كاهش دهد. با توجه به افزايش پيچيدگي شبيه سازي با دخالت تئوري موجك، ميزان بهبودي خطا و عملكرد مدل قابل قبول مي باشد. مدل تلفيقي W-RF در اين مطالعه نتايج قابل اعتمادي را براي شبيه‌سازي داده‌هاي دبي جريان ارائه ميدهد تا بتوان از تصميم‌گيري و تحليل ريسك در عمليات بهره برداري از مخزن هاي پايين دست و مديريت منابع آب زيرحوضه ها پشتيباني كند. نتايج به دست آمده به‌خوبي مي تواند در طراحي سامانه هاي منابع آب به كار گرفته شود.