تحقیقات آب و خاک ایران

تحقیقات آب و خاک ایران

بهینه سازی دبی آستانه منحنی سنجه رسوب دو خطی با استفاده از روش های الگوریتم ژنتیک و بیزی (مطالعه موردی: ایستگاه های تمر و رامیان استان گلستان)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه گنبد کاووس، گنبد کاووس، ایران
2 گروه مرتع و آبخیزداری، دانشکده کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه گنبد کاووس، گنبد کاووس، ایران.
10.22059/ijswr.2026.417027.670167
چکیده
با توجه به پراکنش داده های دبی-غلظت رسوب در اغلب رودخانه ها برازش منحنی سنجه رسوب یک خطی مناسب نبوده و برای داده های با بزرگی متفاوت منحنی سنجه های متفاوتی برازش داده می شود. بدین منظور در این تحقیق اقدام به تعیین دبی آستانه با استفاده از روش های بیزی و الگوریتم ژنتیک و مقایسه آن با روش دبی میانه در دو ایستگاه هیدرومتری تمر و رامیان در استان گلستان گردید. پس از تهیه داده های دبی-رسوب برای روش بیزی مدل رگرسیون خطی بیزی بخشی در محیط نرم افزار WinBugs کد نویسی گردید. برای روش الگوریتم ژنتیک در هر دو ایستگاه مورد مطالعه دامنه نمونه برداری دبی آستانه برابر با دامنه میان چارکی (صدک ها 25 و 75) دبی ها مشاهداتی در نظر گرفته شد و پارامترهای الگوریتم ژنتیک شامل جمعیت اولیه 20 کروموزم، نرخ تولید مثل 70/0 درصد و جهش 3/0 در نظر گرفته شدند. نتایج نشان داد برای داده های آموزش و آزمون الگوریتم ژنتیک با داشتن مقادیر RMSE، ناش ساتکلیف و ضریب همبستگی به ترتیب برابر با . 2443، 16/0 و 46/0 در ایستگاه تمر و مقادیر RMSE، NSE و ضریب همبستگی به ترتیب برابر 1782، 35/0 و 77/0 برای ایستگاه رامیان عملکرد بهتری نسبت به روش های دبی میانه و بیزی داشته است. در مقایسه با روش بیزی مشاهده گردید دبی آستانه بدست آمده از روش الگوریتم ژنتیک در ایستگاه تمر بین صدک های 75 و 5/97 و برای ایستگاه رامیان بین صدک های 5/2 و 25 قرار می گیرد.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Optimization of threshold discharge for bilinear sediment rating curves using genetic algorithm and Bayesian Approaches (Case study: Tamar and Ramian stations in Golestan Province)

نویسندگان English

Bahman Jafari Zare 1
Aboalhasan Fathabadi 1
Seyed Morteza Seyedian 2
Ali Heshmatpoor 1
1 Rangeland and Watershed Management Department, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Gonbad Kavous University, Gonbad Kavous, Iran
2 Rangeland and Watershed Management Department, Faculty of Agriculture and Natural Resources, Gonbad Kavous University, Gonbad Kavous
چکیده English

Due to the heterogeneous distribution of discharge–sediment concentration data in most rivers, fitting a single linear sediment rating curve is often inadequate. Consequently, different sediment rating curves are commonly fitted to datasets representing different flow magnitudes. Accordingly, this study aimed to determine the threshold discharge using Bayesian and Genetic Algorithm (GA) approaches and to compare their performance with the median discharge method at the Tamar and Ramian hydrometric stations located in Golestan Province, Iran. After preparing the discharge–sediment datasets, a Bayesian segmented linear regression model was developed and implemented in the WinBUGS software environment. For the Genetic Algorithm approach, the search range for the threshold discharge at both study stations was defined as the interquartile range (25th–75th percentiles) of the observed discharge values. The GA parameters were set to an initial population of 20 chromosomes, a crossover rate of 0.70, and a mutation rate of 0.30. The results demonstrated that, for both calibration and validation datasets, the Genetic Algorithm outperformed the Bayesian and median discharge methods. At the Tamar station, the GA achieved RMSE, Nash–Sutcliffe Efficiency (NSE), and correlation coefficient values of 2443, 0.16, and 0.46, respectively. At the Ramian station, the corresponding values were 1782, 0.35, and 0.77, respectively. Comparison with the Bayesian approach revealed that the threshold discharge estimated by the Genetic Algorithm was located between the 75th and 97.5th percentiles of the observed discharge distribution at the Tamar station, whereas at the Ramian station it was situated between the 2.5th and 25th percentiles.

کلیدواژه‌ها English

Discharge–Concentration Relationship
Optimization
Posterior Distribution
Sediment Concentration

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 23 شهریور 1405