بررسی عملکرد مدل‌های تجربی تخمین نیاز آبی گیاه مرجع در شهرستان میانه

زمینه و هدف: تبخیر و تعرق یکی از عوامل بسیار مهم چرخه هیدرولوژیکی بوده و تخمین آن برای طیف وسیعی از تحقیقات ازجمله بیلان آبی، طراحی و مدیریت سامانه های آبیاری، شبیه سازی و مدل بندی، برنامه ریزی منابع آب ضروری است. مدلی باید انتخاب شود که بتواند با توجه به شرایط منطقه و استفاده حداقل از داده های اقلیمی، تبخیر و تعرق را دقیق برآورد کند. هدف از این تحقیق، بررسی کارایی مدل های مختلف برآورد تبخیر-تعرق گیاه مرجع با در نظر گرفتن مدل فائو-پنمن-مونتیث به عنوان مدل مبنا و درنتیجه تعیین مناسب ترین مدل جایگزین با لحاظ به کارگیری کمترین داده در ایستگاه سینوپتیک شهرستان میانه بود. روش پژوهش: محل موردمطالعه ایستگاه سینوپتیک میانه بود. این ایستگاه در شهرستان میانه واقع شده است. شهرستان میانه، در گوشه جنوب شرقی استان آذربایجان شرقی قرارگرفته است. برای انجام این پژوهش و برآورد میزان تبخیر و تعرق گیاه مرجع از پارامترهای هواشناسی متعددی از قبیل سرعت باد، متوسط درصد ساعات آفتابی، دمای متوسط ماهانه، دمای حداکثر ماهانه، دمای حداقل ماهانه، رطوبت نسبی حداکثر ماهانه، رطوبت نسبی متوسط ماهانه، رطوبت نسبی حداقل ماهانه، فشار هوا، تشعشع برون زمینی ایستگاه سینوپتیک میانه استفاده به عمل آمد. جهت محاسبه تبخیر و تعرق گیاه مرجع از زبان برنامه نویسی ویژوال بیسیک استفاده شد. برای ارزیابی مدل های محاسبه تبخیر و تعرق گیاه مرجع چهار دسته مدل های ترکیبی (پنمن-رایت، آلن-پنمن-پروت)، تابشی (دورنبوس-پروت و جنسن هیز)، دمایی (لیناکر و هارگریوز) و مدل رطوبتی ایوانف در نظر گرفته شدند. مدل فائو-پنمن-مونتیث به عنوان مدل استاندارد برای ارزیابی عملکرد سایر مدل ها در نظر گرفته شد. بررسی کارایی مدل ها تحت پنج شاخص آماری جذر میانگین مربعات خطا، میانگین خطای متوسط، میانگین خطای مطلق، ضریب تبیین و معیار جاکوویدس انجام گردید.یافته ها: نتایج نشان داد در بین دسته مدل های ترکیبی ضریب تبیین مدل آلن-پنمن-پروت با مقدار 0.859 دارای همخوانی نسبتاً خوبی در مقایسه با مدل پنمن-رایت بود. مقایسه etp حاصل از مدل آلن-پنمن-پروت و مدل مبنا نشان داد که اکثر نقاط حاصله بالای خط y=x واقع شدند که نشان از کم برآوردی این مدل نسبت به مدل مبنا می باشد. در مدل پنمن- رایت کم برآوردی نسبت به مدل مبنا در اکثر موارد با شدت کمتری مشهود بود. در دسته مدل های تابشی etp های برآوردی مدل جنسن-هیز از آوریل تا اوت مقادیر بالایی نسبت به مدل استاندارد داشتند. پراکندگی نقاط در نمودار مربوط به مدل دورنبوس -پروت نسبت به مدل جنسن-هیز بیشتر بوده که باعث کم بودن ضریب تبیین این مدل نسبت به مدل جنسن-هیز شده است. مدل های دمایی کمترین مقادیر متوسط شاخص های آماری خطای rmse,mae را دارا بوده و بیشترین ضریب تبیین در بین گروه های بکار رفته مربوط به این مدل ها بود. تطابق etp های به دست آمده از مدل های هارگریوز و ایوانف بعد از اعمال ضرایب رگرسیونی با نتایج حاصل از مدل استاندارد از سایر مدل ها بیشتر بود.نتایج: پس از اعمال ضرایب رگرسیونی در کلیه مدل ها مقادیر شاخص های خطا به طور قابل ملاحظه ای کاهش یافتند که نشان از تاثیر مثبت آن در بهبود و افزایش کارایی و عملکرد مدل ها دارد. مدل هارگریوز با ضریب همبستگی معادل 0.965 و معیار r/t برابر 0.16 بالاترین مقدار را در بین تمامی مدل ها، بهترین همخوانی و تطابق را با مدل مبنا داشت. می توان مدل هارگریوز را به ویژه بعد ازلحاظ ضرایب رگرسیونی به عنوان یک جایگزین مناسب برای مدل فائو-پنمن-مونتیث برای محاسبه etp ایستگاه مزبور در نظر گرفت. باوجودآنکه مدل رطوبتی ایوانف شاخص های خطای rmse,mae, mbe و معیار جاکوویدس بالایی داشت، ولی با داشتن ضریب همبستگی 963/ 0 و به دنبال آن هم خوانی بالا با نتایج مدل استاندارد، این مدل بعد از مدل هارگریوز با در نظر گرفتن ضرایب رگرسیونی برای تخمین etp ایستگاه سینوپتیک میانه قابل پیشنهاد است.

investigating the performance of empirical models for estimating reference plant water requirements in mianeh county

background and aim: evapotranspiration is one of the most important factors of the hydrological cycle and its estimation is essential for a wide range of research including water balance, irrigation system design and management, simulation and modeling, and water resources planning. a model should be selected that can accurately estimate evapotranspiration according to regional conditions and using minimal climatic data. the aim of this research was to investigate the efficiency of different models for estimating evapotranspiration of reference plants, considering the fao-penman-monteith model as the base model, and consequently to determine the most appropriate alternative model, considering the use of minimal data at the synoptic station of mianeh county.method: the study site was the mianeh synoptic station. this station is located in mianeh county. mianeh county is located in the southeastern corner of east azerbaijan province. to conduct this research and estimate the evapotranspiration rate of the reference plant, several meteorological parameters such as wind speed, average percentage of sunny hours, average monthly temperature, maximum monthly temperature, minimum monthly temperature, maximum monthly relative humidity, average monthly relative humidity, minimum monthly relative humidity, air pressure, and extraterrestrial radiation of the mianeh synoptic station were used. the visual basic programming language was used to calculate the evapotranspiration of the reference plant. to evaluate the models for calculating the evapotranspiration of the reference plant, four categories of combined models (penman-writh, allen-penman- pruitt), radiation (doorenbos-pruitt and jensen-haise), temperature (linacre and hargreaves) and the ivanof moisture model were considered. the fao-penman-monteith model was considered as a standard model to evaluate the performance of other models. the efficiency of the models was evaluated using five statistical indicators: root mean square error, mean average error, mean absolute error, coefficient of determination, and jacovides criterion.results: the results showed that among the combined models groups, the coefficient of determination of the allen-penman- pruitt model with a value of 0.859 had a relatively good agreement compared to the penman- writh model. comparison of the etp obtained from the allen-penman- pruitt model and the base model showed that most of the resulting points were above the y=x line, which indicated an underestimation of this model compared to the baseline model. in the penman-writh method, the underestimation compared to the base model was evident in most cases with less intensity. in the radiation models category, the estimated etp of the jensen-haise model had higher values ​​than the standard model from april to august. the scatter of points in the diagram related to the doorenbos- pruitt model was greater than that of the jensen-haise method, which caused the coefficient of determination of this method to be lower than that of the jensen-haise method. temperature models had the lowest average values ​​of the statistical error indices rmse and mae. the highest coefficient of determination among the groups used was also related to these models. the agreement of etps obtained from hargreaves and ivanof models after applying regression coefficients with the results obtained from the standard model was greater than that of other models.