نشریه آبیاری و زهکشی ایران

نشریه آبیاری و زهکشی ایران

بررسی تاثیر تجزیه سری زمانی در شبیه‌سازی تبخیر روزانه مبتنی بر جنگل تصادفی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشجوی کارشناسی ارشد، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران
2 گروه مهندسی آب دانشکده کشاورزی دانشگاه ارومیه
3 استاد، گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ارومیه، ارومیه، ایران
4 استادیار، گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه لرستان، خرم‌آباد، ایران.
چکیده
با توجه به اهمیت تبخیر از تشت در کشاورزی و منابع آب در اقلیم‎های مختلف و با توجه به تغییرات اقلیمی در سال‌‎های اخیر، در این مطالعه به بررسی تغییرات تبخیر از تشت و شبیه‌سازی آن با استفاده از تجزیه فرکانس در ایستگاه‎های تبخیرسنجی واقع در استان لرستان، غرب ایران پرداخته شده است. نتایج بررسی تغییرات مقادیر تبخیر از تشت در منطقه مورد مطالعه نشان داد که در ماه‌های سرد سال (اکتبر تا فوریه)، بیشتر ایستگاه‌ها روند کاهشی معناداری در تبخیر از تشت تجربه کرده‌اند، در حالی که در ماه‌های گرم‌تر مانند مارس و آوریل، روند افزایشی غالب بوده است. جهت شبیه‌سازی مقادیر تبخیر از تشت از مدل ترکیبی موجک-جنگل تصادفی استفاده شد. نتایج ارزیابی مدل یاد شده با معیارهای RMSE، NSE، WI و ضریب همبستگی نشان داد که این روش از دقت بالایی در فازهای آموزش و آزمایش برخوردار است. به‌ویژه، مدل توانست تغییرات فصلی و ناگهانی تبخیر را به‌خوبی شناسایی کند. اگرچه در برخی ایستگاه‌ها مانند پلدختر خطای نسبی بالاتری نسبت به سایر ایستگاه‌ها مشاهده شد، اما به طور متوسط (متوسط 8 ایستگاه مورد مطالعه) میزان خطای 23/2 mm/day و ضریب نش-ساتکلیف بیش از 8/0 و شاخص ویلموت بیش از 94 درصد در این مطالعه حاصل شد که با توجه به حدود اطمینان 95 درصد شبیه‌سازی و همچنین وایولین پلات ارائه شده، عملکرد مدل تلفیقی قابل قبول ارزیابی شد. نتایج کلی حاکی از آن است که ترکیب تبدیل موجک و مدل جنگل تصادفی می‌تواند به‌عنوان یک ابزار کارآمد در پیش‌بینی تبخیر از تشت مورد استفاده قرار گیرد.
کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله English

Investigating the Effect of Time Series Decomposition on Simulation of Daily Evaporation Based on Random Forest

نویسندگان English

Vahid Pourghasem 1
Hossein Rezaie 3
Mohammad Nazeri Tahroudi 4
1 M.Sc. Student, Department of Water Engineering, Urmia University, Urmia, Iran
3 Professor, Department of Water Engineering, Urmia University, Urmia, Iran.
4 Assistant Professor, Department of Water Engineering, Lorestan University, Khorramabad, Iran.
چکیده English

Given the importance of pan evaporation in agriculture and water resources across different climates, and considering the climatic changes in recent years, this study investigates the variations in pan evaporation and simulates it using frequency decomposition at evaporation stations located in Lorestan Province, western Iran. The results of examining the changes in pan evaporation values in the study area showed that during the cold months of the year (October to February), most stations experienced a significant decreasing trend in pan evaporation, whereas in warmer months such as March and April, an increasing trend was predominant. A hybrid Wavelet-Random Forest model was used to simulate the pan evaporation values. The evaluation results of this model using RMSE, NSE, WI, and correlation coefficient criteria indicated that this method has high accuracy in both training and testing phases. Specifically, the model was able to effectively identify seasonal and sudden changes in evaporation. Although a higher relative error was observed at some stations, such as Poldokhtar, compared to other stations, on average (across the 8 studied stations), an error rate of 2.23 mm/day, a Nash-Sutcliffe coefficient of over 0.8, and a Willmott index of over 94% were achieved in this study. Considering the 95% confidence intervals of the simulation and the provided violin plot, the performance of the hybrid model was assessed as acceptable. The overall results indicate that the combination of Wavelet transform and the Random Forest algorithm can be used as an effective tool for predicting pan evaporation.

کلیدواژه‌ها English

Component decomposition
Lorestan
Pan Evaporation
Residual series