بخشی از مقاله
*** اين فايل شامل تعدادي فرمول مي باشد و در سايت قابل نمايش نيست ***
برآورد روزانه تبخیر با استفاده از مدل برنامه ریزي بیانژن (مطالعه موردي: استان خراسان جنوبی)
چکیده:
تبخیر یکی از مهمترین پدیدههاي اقلیمی بوده و برآورد درست مقدار تبخیر نقش اساسی در مدیریت بهینه منابع آب و تعیین نیاز آبی ایفا میکند. تاکنون روشها و فرمولهاي تجربی فراوانی در زمینه برآورد فرایند غیرخطی و پیچیده تبخیر از تشتک ارائه شده که از دقت بالایی برخوردار نبوده و همچنین دسترسی به تمام پارامترهاي ورودي آنها مشکل و یا اندازهگیري آنها محتاج صرف هزینه و زمان زیادي میباشد. در این تحقیق کارایی مدل غیرخطی برنامهریزي بیانژن در برآورد تبخیر تشتک استان خراسانجنوبی مورد ارزیابی قرارگرفته است. از بین پنج پارامتر شامل سرعت باد، درجه حرارت، رطوبت نسبی و غیره بهترین ترکیب ورودي مدل براي هر یک از ایستگاههاي سینوپتیک واقع در این مناطق انتخاب گردید. با بکارگیري معیارهاي آماري MBE، RMSE وR2 ارزیابی انجام شد. نتایج حاکی از کارایی مناسب روش برنامهریزي بیانژن در برآورد تبخیر تشتک می باشد.
واژههاي کلیدي: GEP، تبخیر تشتک، خراسان جنوبی
مقدمه و هدف:
برآورد تبخیر براي مطالعات تراز آب، آبیاري کشاورزي، منابعآب، پیشبینی جریان و برنامهریزي منابع آبزیرزمینی ضروري بوده و نقش کلیدي را در کشاورزي و مدیریت منابع آب ایفا میکند .(chang et al, 2010) طراحی و مدیریت سیستمهاي منابع آب نیاز به آگاهی از شدت و تغییرات تلفات تبخیر دارد. بسیاري از معادلات، براي استفاده در مطالعات خاص میباشد و مناسب براي استفاده در اقلیمی که ارائه شدهاند، میباشد. قابلیت دسترسی به بسیاري از معادلات براي تخمین تبخیر مستلزم داشتن طیف گستردهاي از اطلاعات و تجربه کافی براي استفاده صحیح از معادلات مختلف میباشد، که این انتخاب مناسبترین روش تخمین تبخیر از بین یک گروه از روشهاي ذکر شده را دشوار ساخته است. طی دهه اخیر استفاده از روش برنامهریزي بیانژن در مدلسازي تبخیر توسط محققین زیادي مورد تأئید قرار گرفته است. استان خراسانجنوبی یکی از استانهاي کشورمان میباشد که با تبخیر شدید وکمبود آب روبهرو است در این راستا در استان خراسانجنوبی مدلسازي تبخیر تشتک با برنامهریزي بیانژن و مقایسه نتایج صورت گرفت، به این منظور از نرمافزار GeneXproTools استفاده شد. این نرمافزار در عین سادگی و کارکرد آسان میتواند بهترین مدلها را با استفاده از برنامهریزي بیانژن تدوین نماید. شعیبی نوبریان و دربندي((1392 براي تخمین مقدار تبخیر-تعرق پتانسیل با استفاده از دادههاي هواشناسی شهر تبریز، از روش بیانژن و معادله فائو -پنمن -مونتیث استفاده کردند. نتایج حاکی از کارایی مناسب و دقت بالاي برنامهریزي بیانژن (GEP1) در پیشبینی تبخیر و تعرق پتانسیل میباشد. در پژوهشی (نجفی و همکاران، (1393 در دو منطقه اصفهان و رشت از دو روش شبکه عصبی و برنامهریزي بیانژن براي آنالیز حساسیت تبخیر-تعرق گیاه مرجع استفاده کردند. نتایج نشان داد در اصفهان و رشت، کمینه دما و بیشینه دما در مقابل دیگر پارامترها، بیشترین ضریب همبستگی را دارند. (2011) Guven& Kisi به بررسی توانایی عملکرد برنامهنویسی ژنتیک خطی (LGP2) ، براي مدلسازي تبخیر از تشتک پرداختند. نتایج را با پرسپترون چندلایه (MLP)، شبکههاي عصبی و مدل استیفنز-استوارت (S-S) مقایسه کردند. به این منظور از دادههاي روزانه سه ایستگاه خودکار، فرزنو3، لس آنجلس4 و سان دیگو5 در کالیفرنیا، به عنوان ورودي به LGP براي برآورد تبخیر استفاده کردند، با مقایسه معیارهاي ارزیابی مشخص شد که روش LGP دقت بیشتري داشت. (2012) Seydou & Aytac به بررسی توانایی عملکرد برنامهریزي بیانژن براي مدل سازي تبخیر پتانسیل با استفاده از دادههاي ده ساله کشور ساحلی، بورکینا فاسو6 پرداختند. از ترکیب دادهها به عنوان ورودي به مدل GEP براي تخمین تبخیر استفاده کردند. براي این کار تبخیر پنمن-مانتیث را مرجع قرار دادند و نتیجه گرفتند روش GEP توانایی خوبی براي ارائه مدل بر اساس دادههاي منطقهاي داراست. (2012) Shiri et al از برنامهنویسی بیانژن براي برآورد تبخیر و تعرق روزانه در کشور باسک (در شمال اسپانیا) استفاده کردند و نشان دادند GEP بهتر از مدل نروفازي، پریستلی- تیلور و هارگریوز- سامانی است و مدل نروفازي را به عنوان دومین مدل انتخاب کردند. (2013) Terzi دو مدل برنامهنویسی بیانژن و نروفازي را به منظور برآورد تبخیر روزانه دریاچه EAYirdi در بخش جنوب غربی ترکیه با ترکیب وروديهاي مختلف انجام داد و نتیجه گرفت که مدل GEP نسبت به مدل نروفازي بهتر بود. Kisi& Zounemat-(2014) Kermani براي مدل سازي تبخیر و تعرق مرجع روزانه، مدل نروفازي و (GP) را مقایسه کردند از دادههاي روزانه از جمله دماي هوا، تابش خورشیدي، رطوبت نسبی و سرعت باد ایستگاه آدانا، ترکیه به عنوان ورودي مدل فازي براي تخمین روزانه تبخیر و تعرق استفاده کردند. اثر هر یک از متغیرهاي آب و هوایی در برآورد تبخیر فائو پنمن مانتیث با استفاده از مدل فازي مورد بررسی قرارگرفت. سرعت باد به عنوان متغیر موثر در مدل سازي مشخص شد.
مواد و روشها:
منطقه مورد مطالعه:
استان خراسان جنوبی یکی از استانهاي ایران است. این استان در شرق ایران واقع شده (شکل(1 و مرکز آن، شهر بیرجند است. استان خراسان جنوبی، با مصوبه مجلس شوراي اسلامی و پس از تقسیم استان خراسان به سه استان، در سال 1382 ایجاد شد. مساحت این استان 117769 کیلومتر مربع است که از این نظر سومین استان ایران است. بر اساس سرشماري سال 1390، جمعیت آن برابر با 5 میلیون و 994 هزار و 402 نفر میباشد و از این نظر 28اُمین استان کشور است. این استان از شمال با استان خراسان رضوي، از غرب با استانهاي یزد، کرمان و از شرق با کشور افغانستان و از جنوب با استانهاي سیستان و بلوچستان و کرمان هممرز است. شکل1منطقه مطالعاتی را نشان میدهد.
جمعآوري اطلاعات مورد نیاز از منطقه:
جمعآوري دادههاي هواشناسی روزانه شش ایستگاه سینوپتیک (نهبندان- بشرویه- قائن- خوربیرجند- فردوس- بیرجند) به مدت نه سال (1990-2010)، شامل دماي هوا، مقدار تابش روزانه خورشیدي، رطوبت نسبی و سرعت باد از سازمان هواشناسی جمعآوري شد. میزان تبخیر اندازهگیري شده از تشتک تبخیر به عنوان متغیر وابسته و سایر پارامترهاي اندازهگیري شده در ایستگاه مورد نظر به عنوان متغیرهاي مستقل با استفاده از برنامهریزي بیانژن مدل میشوند.
