مقایسه توابع هدف مختلف در تخمین فراسنج‌های بهینه ماسکینگام خطی و غیر خطی

فصلنامه علمی مهندسی منابع آب

مقاله 3، دوره 7، شماره 20، خرداد و تیر 1393، صفحه 29-42   

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

شراره محمودی نیا¹؛ میترا جوان^{* 2}؛ افشین اقبال زاده²

¹دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی عمران، دانشگاه رازی

²استادیار گروه مهندسی عمران، دانشگاه رازی-پژوهشکده تحقیقات پیشرفته آب و فاضلاب، دانشگاه رازی

تاریخ دریافت: 22 شهریور 1393،  تاریخ پذیرش: 22 شهریور 1393 

چکیده

پیش بینی و مهارکردن سیلاب یکی از مسائل مهم و اساسی در مدیریت سامانه­های منابع آب به منظور بهره­برداری بهینه از توان های موجود می باشد. در علم آب نهر­های باز و مهندسی رودخانه مطالعه و تحلیل این گونه مسائل با استفاده از روش­های روندیابی سیلاب انجام می­گیرد. یکی از بهترین و کاربردی ترین روش­ها در روندیابی آبشناسی رودخانه­ها، "شبیه ماسکینگام" است. برای تعیین و تخمین فراسنج­های ماسکینگام روشهای تجربی مختلفی برمبنای آزمون و خطا، روش حداقل مربعات و... ارائه شده است. یکی از روش­های تخمین ضرائب ماسکینگام الگوریتم وراثتی می­باشد. مقایسه نتایج روش­های تجربی با روش الگوریتم وراثتی (GA) نشان می­دهد که روش الگوریتم وراثتی روشی مناسب و بسیار سریع برای تخمین ضرائب ماسکینگام است. نکته­ای که باید در مسائل بهینه­سازی مورد توجه قرار گیرد تعیین تابع هدف با توجه به طبیعت مسأله است که در تعیین عملکرد الگوریتم نقش ویژه­ای دارد. در این پژوهش برای شبیه خطی و غیر خطی ماسکینگام با بهینه­سازی چند تابع هدف متفاوت با استفاده از الگوریتم وراثتی و مقایسه نتایج حاصل از آنها، تاثیرات تابع هدف در پیش بینی مقادیر فراسنج­های ماسکینگام و بده‌ی خروجی محاسباتی بررسی گردیده است. با توجه به آب‌نگار­های بده‌ی خروجی محاسبه شده در مقایسه با آب‌نگار­های بده‌ی خروجی مشاهداتی می­توان اذعان داشت که به کارگیری توابع هدف متفاوت و در شبیه ماسگینگام خطی منجر به تغییر نتایج و افزایش دقت محاسبات می­گردد در حالی­که تغییرات ناشی از استفاده توابع هدف متفاوت در نتایج شبیه ماسگینگام غیرخطی چشمگیر نمی­باشد.

کلیدواژه‌ها

الگوریتم وراثتی؛ بهینه سازی؛ روندیابی؛ سیلاب؛ ماسکینگام

عنوان مقاله [English]

Comparison of different objective function on estimation of linear and non-linear Muskingum model optimum parameters

نویسندگان [English]

sh. m¹؛ m. j²؛ a. e²

چکیده [English]

Prediction and control flood is essential in water resource management. Studying and analysis on this problem is done using flood routing methods in hydraulic science. The Muskingum model is one of the best methods in the hydrologic flood routing rivers. In order to estimate of the Muskingum parameters have been used experiential methods as trial and error method, least squares. Genetic algorithm is one of the estimation methods of the parameters. Comparison between experiential methods results and genetic algorithm show that Genetic algorithm method is benefit and easy method for estimated the Muskingum parameters. The determining of objective function is most important in this method (GA). In this paper, different objective functions have been selected for linear and non-linear Muskingum models and are optimized using genetic algorithm then the effects of objective function are investigated on prediction of Muskingum parameters and computational output discharge. Comparison between computational hydrograph of output discharge and experimental result show that the effects of objective function on result prediction predominate in the linear Muskingum model whereas these are virtually negligible in non-linear Muskingum model.

کلیدواژه‌ها [English]

flood, Genetic Algorithm, routing, optimize, Muskingum