کاربرد روش های موجک متقاطع- فیلتر کالمن وGIUH در مدل سازی وقایع بارش- رواناب

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی منابع آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

2 گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز

3 گروه ریاضی، دانشکده ریاضی، دانشگاه تبریز

چکیده

وجود عدم قطعیت بالا و غیر خطی بودن روابط بارش و رواناب، جای خالی بسیاری از مطالعات در این راستا را همچنان مشهود می‌سازد. مطالعه حاضر نیز با هدف شبیه‌سازی و پیش‌بینی رفتار حوضه بر اساس شناخت بخشی از روابط حاکم بر این سیستم پیچیده انجام می‌گیرد. در این مطالعه روش‌های تبدیل موجک متقاطع، فیلترکالمن و برنامه ریزی خطی(KF- LP_CW) جهت تجزیه و تحلیل 9 رخداد مرکب بارش و رواناب حوضه آبخیز صوفی چای با مساحت65/250 کیلومتر مربع استفاده شد. سپس جهت مقایسه عملکرد روش مذکور نتایج حاصله با روشهای هیدروگراف واحد ژئومورفولوژی و هیدروگراف واحد ژئومورفولوژی بر پایه مدل نش مقایسه گردید. با توجه به عملکرد رضایتبخش هر سه مدل، در نهایت با استفاده از معیارهای ارزیابی مورد استفاده در تحقیق، عملکرد نهایی روشهای مذکور، مورد بحث قرار گرفت. نتایج نشان داد روش KF- LP_CW رخدادهای مرکب مورد مطالعه را به ترتیب در مرحله واسنجی و صحت سنجی با مجذور میانگین مربعات خطای 47/2 و 2/3 شبیه سازی نمود. در مورد زمان تا اوج به طور متوسط میانگین مطلق خطای نسبی در کل رخدادها (MARE) در مرحله واسنجی و صحت سنجی به ترتیب در 3 روش مورد مطالعه 05/0 و 037/0 است و همین معیار برای دبی اوج و زمان پایه در دو مرحله واسنجی (به ترتیب 07/0 و 06/0) و صحت سنجی (18/0 و 07/0) می‌باشد. که این امر بیانگر عملکرد مناسب تر روش ها به ترتیب در برآورد زمان تا اوج، زمان پایه و دبی اوج می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Application of Cross Wavelet - Kalman Filter and GIUH Methods in Modeling of rainfall-Runoff Events

نویسندگان [English]

  • Fatemeh Mohammadi 1
  • ahmad fakherifard 2
  • mohammad ali ghorbani 2
  • yaghob dinpazhoh 2
  • sedaghat shahmorad 3
1 Water resources dept, faculty of agricultural. Tabriz university. Tabriz. Iran
2 Water Engr. Dept. Faculty of Agriculture, University of Tabriz, Iran
3 Mathematical Dept. Faculty of Mathematical Sciences. University of Tabriz, Iran
چکیده [English]

The existence of high uncertainty and the nonlinearity of rainfall and runoff relationships signalize the vacancy of many studies in this direction. The present study is conducted with the aim of simulating and predicting the watershed’s behavior based on the recognition of a part of the relationships prevailing on this complex system. In this study, Cross wavelet transform methods, Kalman Filter and Linear Programming (KF-LP_CW) were used to analysis of 9 compound events of rainfall and runoff in the Sufi Chai watershed with about 250.65 km2 area. Then, to compare the performance of this method, the results were compared with geomorphologic unit hydrograph combination with Cross wavelet (GIUH-CW) and geomorphologic unit hydrograph based on Nash models combination with Cross wavelet (GIUH-Nash-CW). Considering the satisfactory performance of all three models, the final performance of these methods was finally discussed using the evaluation criteria used in the research. Results showed that the KF-LP_CW method simulated the compound events in the calibration and validation stage with a mean square error (MSE) of 2.47 and 3.2, respectively. In the case of time to peak, the mean average relative error (MARE) for the three studied methods was 0.05 and 0.037 for the calibration and validation stages, respectively. The same criteria for peak discharge and base time were 0.07 and 0.06 respectively for the two calibration stages, and 0.18 and 0.07 in the two validation stages. This indicates better performance of the methods in the estimation of time to peak, base time, and peak discharge, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cross-Wavelet
  • GIUH
  • Kalman Filter
  • Rainfall-Runoff