بخشی از مقاله
*** اين فايل شامل تعدادي فرمول مي باشد و در سايت قابل نمايش نيست ***
مدلسازي تبخير- تعرق پتانسيل ماهانه با استفاده از برنامه ريزي ژنتيک در استان سيستان و بلوچستان
چکيده
سابقه و هدف: تبخير- تعرق يکي از پارامترهايي اساسي در حوزههاي مختلف کشاورزي و مديريت منابع آبي بوده و پيش بيني آن در تعيين سياست هاي آينده اين بخش ها جزو ملزومات ميباشد. بنابراين در اين پژوهش ، با استفاده از روش برنامه ريزي ژنتيک ، مدلي براي بررسي روند تغييرات ميزان تبخير- تعرق در استان سيستان و بلوچستان از روش برنامه ريزي ژنتيک تدوين گرديد.
مواد و روشها: بدين منظور، ميزان تبخير- تعرق مرجع در مقياس ماهانه با استفاده از روش پنمن - مانتيث و بر اساس دادههاي هواشناسي از قبيل ميانگين دما، رطوبت نسبي، ساعات آفتابي، سرعت باد و مقدار بارش براي يک دوره ٤٠ ساله در طي سالهاي ١٣٤٥ تا١٣٩١در ايستگاههاي زابل ، ايرانشهر، چابهار و زاهدان محاسبه شده و در ١٦ الگوي زماني تأخيري جداگانه مرتب شد. سپس به مدلسازي مقادير تبخير- تعرق ماهانه بر اساس برنامه ريزي ژنتيک با استفاده از از نرمافزار GeneXproTools براي توسعه و اجراي مدلهاي مبتني بر برنامه ريزي ژنتيک استفاده شد.
٨٠% درصد دادهها در بخش آموزش براي تدوين مدلها و ٢٠% درصد در بخش آزمون براي صحت سنجي مدلها و برآورد ميزان دقت آنها مورد استفاده قرار گرفت . در انتها، از شاخص هاي ضريب تبيين (R2) و جذر ميانگين مربعات خطا (RMSE) به منظور بررسي و ارزيابي دقت مدل در مقايسه با روش پنمن - مانتيث استفاده شد.
يافته ها: بر اساس آمارههاي ضريب تبيين و جذر مربعات خطا مشخص شد در تمامي ايستگاهها و مدلهاي ارايه شده بر اساس الگوهاي ١، ٢ و ٣، به علت کم بودن حافظه مدل يا متغير مستقل ، از دقت کمي براي پيش بيني ميزان تبخير- تعرق برخوردار هستند.. بهترين مدلها براي ايستگاههاي زاهدان، زابل ، ايرانشهر و چابهار به ترتيب در الگوهاي ١٣،
١٠، ١٢ و ١٣ به دست آمد. همچنين بهترين مدل براي ايستگاه زابل با خطاي ١.٠٣ ميليمتر در روز و ضريب تبيين
٠.٩٦ به دست آمد.
نتيجه گيري: نتايج مدلسازي نشاندهنده اين است که تمامي مدلهاي قابل قبول اين مطالعه در الگوهاي بالاي ١٠ به دست آمده است و همچنين روش برنامه ريزي ژنتيک روش مناسبي براي مدلسازي سري ماهانه تبخير- تعرق مي باشد.
واژههاي کليدي: برنامه ريزي ژنتيک ، پنمن - مانتيث ، تبخير- تعرق، سيستان و بلوچستان
مقدمه
تبخير- تعرق مهم ترين بخش تشکيل دهنده چرخه هيدرولوژيکي پس از بارش بوده و هر گونه تغيير در پارامترهاي اقليمي به دليل گرمايش جهاني آن را متأثر خواهد کرد (١). روشهاي زيادي براي محاسبه تبخير- تعرق گياهان وجود دارد که يکي از پرکاربردترين آنها، استفاده از تبخير- تعرق مرجع و ضرايب گياهي ميباشد (٩). تغييرپذيري زياد تبخير- تعرق سبب شده که مدلهاي خطي، عملکرد مناسبي در اين زمينه نداشته باشند و پژوهشگران به استفاده از مدلهاي غيرخطي روي آورند. استفاده از روشهاي غيرمستقيم مانند شبکه هاي عصبي مصنوعي، منطق فازي و برنامه ريزي ژنتيک از راههاي چيرگي بر اين مشکل ميباشد (١٠). نتايج بسياري از پژوهش هاي پيشين بيانگر دقت بالاي مدلهاي هوش مصنوعي در تخمين ميزان تبخير- تعرق در مقياسهاي زماني مختلف ميباشد (٦ ,٧ ,١١ ,٢ ,٤ ,٣ ,٥). با اين وجود، استفاده از روش برنامه ريزي ژنتيک در مدلسازي سري زماني ميزان تبخير- تعرق ماهانه تاکنون مورد بررسي قرار نگرفته است . با توجه به کارايي بالاي مدل برنامه ريزي ژنتيک ، در اين پژوهش ، دقت اين روش در برآورد ميزان تبخير- تعرق مرجع در چهار ايستگاه سينوپتيک زاهدان، زابل ، ايرانشهر و چابهار در استان سيستان و بلوچستان مورد بررسي قرار گرفت .
مواد و روشها
منطقه مورد مطالعه در اين پژوهش استان سيستان و بلوچستان با مساحتي حدود ١٨١٤٧١ کيلومترمربع در حد فاصل بين ٢٥ تا ٣١ درجه عرض شمالي و ٥٨ تا ٦٣ درجه طول شرقي کشور ميباشد. شکل ١ موقعيت منطقه مورد مطالعه را نشان ميدهد.
به منظور محاسبه تبخير- تعرق ماهانه با استفاده از رابطه پنمن - مانتيث (٨)، از دادههاي هواشناسي از قبيل ميانگين دما، رطوبت نسبي، ساعات آفتابي، سرعت باد و مقدار بارش براي يک دوره ٤٠ ساله در چهار ايستگاه سينوپتيک درشهرستانهاي زاهدان، زابل ، ايرانشهر و چابهار در طي سالهاي ١٣٤٥ تا ١٣٩١استفاده شد. سپس به مدلسازي مقادير تبخير- تعرق ماهانه بر اساس برنامه ريزي ژنتيک پرداخته شد.
در اين پژوهش از نرمافزار GeneXproTools براي توسعه و اجراي مدلهاي مبتني بر برنامه ريزي ژنتيک استفاده شد. مقدار ٨٠ درصد دادهها براي آموزش و ٢٠ درصد دادهها براي آزمون انتخاب شدند. دادههاي آموزش به منظور آموزش ماهيت سازوکار پديده مورد بررسي انتخاب و در شانزده الگوي مختلف وارد نرمافزار شدند. الگوي يک در واقع مدلسازي تبخير- تعرق ماه حاضر با استفاده از تبخير- تعرق يک ماه قبل و الگوي دو محاسبه ماه حاضر با استفاده از تبخير- تعرق يک و دو ماه قبل و به همين ترتيب مدل الگوي شانزده متشکل از تبخير- تعرق شانزده ماه قبل ميباشد. در انتها، از شاخص هاي ضريب تبيين (R2) و جذر ميانگين مربعات خطا (RMSE) به منظور بررسي و ارزيابي دقت مدل در مقايسه با روش پنمن - مانتيث استفاده شد.
