تخمین پارامترهای غیرخطی مدل ماسکینگام در مدل روندیابی سیلاب با الگوریتم نوین سنجاقک

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی آب دانشگاه فردوسی مشهد

2 دانشگاه فردوسی مشهد

3 هیات علمی/ گروه علوم و مهندسی آب دانشگاه فردوسی مشهد

10.24200/j30.2020.55391.2726

چکیده

روندیابی سیلاب رودخانه‌ای یکی از مهمترین مسائلی است که در مهندسی هیدرولوژی است و بررسی آن به شناخت بهتر مهندسین مشاور جهت تأثیرات آن بر پروژه‌های اجرایی در مسیر رودخانه و اطراف آن کمک می‌کند. از میان روش‌های متداول روندیابی سیل، روش ماسکینگام به عنوان روشی هیدرولوژیکی، کاربرد گسترده‌ای در مطالعات سیلاب رودخانه‌ها داشته و از دقت نسبتاً بالایی نیزبرخوردار است. در پژوهش حاضر، از الگوریتم نوین فراکاوشی سنجاقک بدین منظور استفاده شده است. نتایج حاصل از الگوریتم سنجاقک (DA) جهت ارزیابی و میزان کاربردی بودن آن با الگوریتم‌های ژنتیک (GA) و الگوریتم جستجوی هارمونی(HS) مقایسه گردید. نتایج نشان داد که الگوریتم DA قادر است، برآورد مناسبی از مقادیر بهینه پارامترهای مدل ماسکینگام غیرخطی ارائه نماید، به طوری که برای الگوریتم DA مقادیر SSQ و RMSE به ترتیب برای رودخانه کارده به‌عنوان مطالعه موردی برابر با 55/4و 71/0 به دست آمد. این الگوریتم نوین می‌تواند برای هر مسئله بهینه‌سازی پیوسته در مهندسی مدیریت منابع آب مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Parameter Estimation of the Nonlinear Muskingum Flood-Routing Model Using DragonFly Algorithm

نویسندگان [English]

  • Saied Khalifeh 1
  • Saeed Reza Khodashenas 2
  • kazem Esmaili 3
1 Water Eng., Ferdowsi University of Mashhad
2 Water Engineering Department, Ferdowsi University of Mashhad
3 Water Science and Engineering Dept. Ferdowsi university of mashhad
چکیده [English]

Flood routing is one of the most complex problems that is investigated in open channel hydraulics and river engineering. It can help design engineers to recognize the impacts of riverine projects. Among the different flood routing methods, the Muskingum model, as the best hydrologic method of flood routing, has been widely used with high accuracy in river flood studies. The Parameters estimation of the nonlinear Muskingum flood-routing model has been considered by different researchers and several methods have been utilized to this purpose. In this paper, the DragonFly Algorithm (DA) was used to this end. The algorithm applies the penalty function for avoiding the negative values of output and storage and to find the global optimum values regardless of the parameter’s initial values in a quick convergence manner. The results of the DragonFly Algorithm (DA) were compared with GA and HS algorithms. The results showed that the DragonFly algorithm (DA)) are capable to provide satisfactory estimates of nonlinear Muskingum parameters. For this purpose, the proposed method was first used in Wilson River flood routing, after which the flood flow analysis of the Kardeh River was investigated. In the case of the Wilson flood which the o function was considered as observational and computational discharge the sum squares deviations (SSQ), the value of the objective function of DA was equal to 128/7861.

The results showed that the DragonFly Algorithm (DA) can provide an appropriate estimation of the optimal values of nonlinear Maskinging model parameters, so that for the sum squares deviations (SSQ) and RMSE the values for rainfed algorithm are 4/5551 and 0/711 respectively for the DragonFly Algorithm (DA). The DragonFly Algorithm (DA) can be used for any continuous engineering problem. Also, this algorithm are superior to other primitive supersonic algorithms, such as the Harmonic Search (HS)،Genetic Algorithm (GA). the higher accuracy and speed in controlling the optimal values of the nonlinear coefficients of the Maskingem method.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Hydrologic routing
  • DA algorithm
  • optimization
  • Indirect penalty function