شبیه سازی رواناب روزانه با استفاده از الگوریتم PSO در بهینه سازی مدل های حوضه آبریز


در حال بارگذاری
۲ اردیبهشت ۱۳۹۷
doc
3.70MB
167
138 بازدید
۱۷۵۰۰ تومان
خرید

has been added to your cart!

have been added to your cart!

یکی از چالشها و اهداف عمده در هیدرولوژی مهندسی تعیین یک مدل بارش- رواناب مناسب جهت مشخص کردن پاسخ حوضه نسبت به یک بارش مشخص با استفاده از پارامترهای موجود در مدل است. پاسخ حوضه تابعی از مشخصات حوضه آبریز و مقادیر پارامترهای مدل است. لذا ضروری است که این پارامترها به نحوی مناسب برآورد گردند. کالیبراسیون مدل مستلزم بهینه کردن یک تابع هدف است، در این تحقیق ضریب کارآیی یا ضریب Nash & Sutcliffe به عنوان تابع هدف مد نظر قرار گرفت و بیشینه آن به طور خودکار جستجو گردید.

به منظور تحقق این امر از الگوریتم بهینه سازیPSO  (Particle Swarm Optimization) برای برآورد مقادیر پارامترهای مدل مفهومی بارش- رواناب ARNO، با استفاده از داده های مشاهداتی روزانه بهره گرفته شد و توسط آنها بهترین هیدروگراف روزانه محاسباتی مشخص گردید.

در این تحقیق، حوضه آبریز رودخانه کرج در بالادست ساختگاه سد امیرکبیر مورد مطالعه قرار گرفت. ورودی های مدلARNO  به صورت دو سری زمانی بارش و تبخیر و تعرق پتانسیل هستند. از آن جا که تبخیر و تعرق پتانسیل تابع دما است و با توجه به اختلاف ارتفاع زیاد نقاط مختلف حوضه، یک مدل رگرسیونی (بر اساس بهترین ضریب تعیین) به منظور محاسبه رابطه بین دما و ارتفاع، برای محاسبه دمای میانگین در هر روز پیشنهاد گردید. هم چنین با توجه به کوهستانی بودن و زیر صفر بودن دمای هوای بخش عمده ای از حوضه در فصول بارش، سهم عمده ای از نزولات جوی به صورت برف بوده و برف به مدت طولانی در این مکانها به صورت ذخیره باقی می ماند. از این رو اصلاح فایل بارش اولیه امری ضروری است. این کار با جدا کردن سهم برف از مجموع نزولات و اضافه نمودن مجدد برف ذوب شده و تشکیل یک فایل ثانویه بارش که بتوان آن را به عنوان ورودی به مدل بارش- رواناب معرفی نمود، انجام گردید.

در نهایت با اصلاح فایل بارش به عنوان ورودی اصلی مدل و هم چنین ساختن فایل تبخیر و تعرق پتانسیل، مدل مفهومی بارش رواناب ARNO توسط الگوریتم بهینه سازی PSO به صورت خودکار کالیبره شد و ضریب کارآیی (Sutcliffe & Nash) برابر ۸۱۰۸/۰ در مرحله کالیبراسیون برای حوضه کوهستانی کرج به دست آمد.

فصل اول- مقدمه

۱-۱  اهمیت و ضرورت انجام تحقیق

۱-۳ اهداف و سئوالات تحقیق

۱-۴ ساختار پایان نامه

فصل دوم- مبانی و مروری بر منابع

۲-۱ کلیات و تعاریف

۲-۲ انواع مدل های هیدرولوژیکی شبیه سازی

۲-۲-۱ مدل های پایه فیزیکی (جعبه سفید)

۲-۲-۲ مدل های مفهومی (جعبه خاکستری)

۲-۲-۳ مدل های تجربی (جعبه سیاه)

۲-۳ مروری بر روشهای بهینه سازی فراگیر (GO)

۲-۳-۱ الگوریتم PSO

۲-۳-۲ مقایسه الگوریتم PSO با سایر روش های محاسبات تکاملی

۲-۴ مروری بر منابع

۲-۴-۲ مروری بر مطالعات صورت گرفته جهت بهینه سازی مدل های هیدرولوژیکی

۲-۵ خلاصه و جمع بندی فصل

فصل سوم- منطقه تحقیق، تئوری و روش تحقیق

۳-۱ معرفی منطقه تحقیق

۳-۱-۱ حوضه آبریز سد کرج

۳-۱-۲ آب رودخانه کرج

۳-۱-۳ داده­های مورد استفاده

۳-۲  معرفی مدل ARNO

۳-۲-۱ ارتباط مفاهیم اساسی مدل ARNO

۳-۲-۲ مدول توازن رطوبت خاک (soil moisture balance)

۳-۲-۳ مدول تبخیر و تعرق پتانسیل

۳-۲-۴  مدول آبهای زیرزمین

۳-۲-۵ مدول روندیابی سهموی

۳-۲-۵-۱ روندیابی جریان رودخانه از بالادست

۳-۲-۵-۲ روندیابی جریان لایه ای

۳-۲-۶ مدول ذوب برف (snowmelt module)

۳-۲-۷  ملزومات کالیبراسیون مدل ARNO

۳-۳ معرفی روش بهینه سازی PSO

۳-۳-۱ مفاهیم و منطق حاکم بر روش بهینه سازی PSO

۳-۳-۲ چارچوب تحلیلی الگوریتم بهینه سازی PSO

۳-۳-۳ شناخت پارامترهای کنترل کننده PSO

۳-۳-۴ ورودی های الگوریتمPSO

۳-۴ روش تحقیق

۳-۴-۱ توسعه برنامه کامپیوتری بر مبنای الگوریتم PSO

۳-۵ خلاصه و جمع بندی فصل

 فصل چهارم- اعمال روش تحقیق بر منطقه مورد مطالعه، بحث و بررسی نتایج

۴-۱ پردازش داده ها (Data processing)

۴-۱-۱ منحنی هیپسومتری (Hypsometric curve)

۴-۱-۲ پیشنهاد یک رابطه رگرسیونی بین دما و ارتفاع

۴-۱-۳  محاسبه دمای میانگین حوضه بر اساس منحنی هیپسومتری

۴-۱-۴ تولید سری زمانی تبخیر و تعرق پتانسیل حوضه

۴-۲ توسعه مدل برف

۴-۲-۱ نتایج حاصل از مدل برف

۴-۳ کالیبراسیون مدل با استفاده از الگوریتم بهینه سازی PSO

۴-۳-۱ انتخاب پارامترهای مناسب برای الگوریتم PSO

۴-۳-۲  انتخاب تعداد particle ها و تعداد مراحل تکرار

۴-۳-۳  تولید بهترین هیدروگراف خروجی شبیه سازی

۴-۳-۴ اعتبار سنجی مدل

۴-۴ بحث درباره پارامترهای مدل ARNO

۴-۴-۱ پارامترهای مورد استفاده در کالیبراسیون

۴-۴-۲ مقادیر برآورد شده پارامترها و بحث درباره آنها

۴-۵ خلاصه و جمع بندی فصل

  فصل پنجم- نتیجه گیری، جمع بندی و ارائه پیشنهاد برای تحقیقات آتی

۵-۱ خلاصه تحقیق

۵-۲ نتیجه گیری ها

۵-۲-۱ محدودیت های بهینه سازی یک مدل هیدرولوژیکی

۵-۳ ارائه پیشنهاد برای مطالعات آتی

  راهنمای خرید:
  • لینک دانلود فایل بلافاصله بعد از پرداخت وجه به نمایش در خواهد آمد.
  • همچنین لینک دانلود به ایمیل شما ارسال خواهد شد به همین دلیل ایمیل خود را به دقت وارد نمایید.
  • ممکن است ایمیل ارسالی به پوشه اسپم یا Bulk ایمیل شما ارسال شده باشد.
  • در صورتی که به هر دلیلی موفق به دانلود فایل مورد نظر نشدید یا فایل دانلود شده مغایر با عنوان پایان نامه خریداری شده بود اینجا کلیک کنید و مورد را از طریق فرم مغایرت اطلاع دهید تا رفع اشکال گردد.