تحليل نفوذ آب ناشي از بارش تحت سناريوهاي تغييراقليم با استفاده از الگوريتم هاي يادگيري ماشين، مطالعه موردي: حوضه آبريز زاينده‌رود

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

مهندسي عمران

كارشناسي ارشد

مطالعه حاضر سعي بر اين دارد تا با استفاده از كاربرد مدل‌هاي هوش مصنوعي و بهره‌گيري از مدل‌هاي ارائه شده توسط گزارش ششم تغييرات اقليمي به ارزيابي تغييرات نفوذ ناشي از بارش در بالادست و پايين‌دست حوضه آبريز زاينده رود به انجام رساند. دقت بالاي اين مدل‌ها در شناسايي روابط پيچيده ميان مجموعه داده‌هاي يك مساله آن‌ها را به جايگزين مناسبي براي مدل‌هايي كه مبتني بر فيزيك مساله هستند و با روابط رياضياتي پيچيده سروكار دارند، تبديل كرده است. همچنين عملكرد بالاي اين مدل‌ها در ارزيابي پارامترهاي هيدرولوژيكي تحت اثر سناريوهاي تغيير اقليم مي‌توانند نتايج دقيق و ارزشمندي را براي آينده تخمين بزنند. در تحليل نفوذ ناشي از بارش تحت سناريوهاي تغييراقليم در بالادست و پايين‌دست حوضه آبريز زاينده رود ضرورت دارد تا براي سهولت در امر مدل‌سازي از روش‌هايي موثر و جديد‌تر استفاده كرد. در اين پژوهش ابتدا از اطلاعات 12 ايستگاه دماسنجي و 21 ايستگاه باران سنجي در زيرحوضه‌هاي بالادست و پايين‌دست و 2 ايستگاه هيدرومتري موجود در محدوده بالادست حوضه در دوره 30 ساله از 1366 الي 1396، محاسبات تبخيروتعرق واقعي با استفاده از روش تورنست‌ويت و روش تبديل ضرايب فصلي و پهنه‌بندي بارش و دما با استفاده از روش‌هاي درون‌يابي تيسن و كريجينگ براي تمامي زيرحوضه‌ها انجام شد تا مقادير نفوذ ناشي از بارش مشاهداتي با استفاده از رابطه بيلان مختص هر زيرحوضه حاصل شود. هدف نهايي ارزيابي تغييرات نفوذ ناشي از بارش با استفاده از مقايسه عملكرد 8 مدل‌ هوش مصنوعي عبارتند از LR، SVR، KNN، DT، RF، ExtraTrees، DNN و LSTM و درنهايت پيش‌بيني نفوذ تحت اثر سه سناريو SSP126 ، SSP245 و SSP585 مطابق گزارش ششم تغييرات اقليمي با استفاده از مدل منتخب مي‌باشد. در راستاي انتخاب بهترين مدل در هر زيرحوضه از روش عدم قطعيت مونت كارلو استفاده شده است كه نتايج براي حوضه‌هاي پايين‌دست مدل LR و براي بالادست به ترتيب در زيرحوضه قلعه شاهرخ و بوئين مياندشت مدل‌هاي KNN و LSTM كم‌ترين درصد عدم قطعيت را به خود اختصاص داده‌اند. از طرفي براي پيش‌بيني نفوذ تحت اثر سناريوهاي اقليمي با استفاده از مدل‌هاي انتخاب شده، رفع اريبي داده‌هاي بارش و دماي مدل‌هاي موجود در گزارش ششم تغيير اقليم با استفاده از چند مرحله پيش‌پردازش و يك مدل شبكه عصبي عميق انجام شده است. همچنين براي محاسبه رواناب بالادست از مدل آماده بارش- رواناب استفاده شده است. در نهايت با استفاده از نتايج پيش‌بيني شده براي متغير نفوذ ناشي از بارش در محدوده مطالعاتي به طور كامل به تحليل و بررسي اين متغير در سه بازه زماني آينده نزديك (2029-2025)، ميان مدت (2034-2030) وآينده دور (2039-2035) پرداخته شده است. براساس نتايج بدست آمده ميزان حداكثر و حدقل نفوذ ناشي از بارش نسبت به دوره مشاهداتي در تمامي سناريوها كاهش يافته است و به دليل تغييرات شديدي كه در ميزان نفوذ براساس سناريوها پيش‌بيني شد.

222892

مهندسي و مديريت منابع آب

مهندسي عمران

دانشگاه صنعتي اصفهان