بررسی کارایی توابع هدف مبتنی بر منحنی تداوم جریان و معیارهای ارزیابی آماری در واسنجی مدل‌های هیدرولوژیک

در مدل‌های هیدرولوژیک به‌منظور مدل‌سازی بهتر فرایند بارش رواناب نیاز است تا مدل با استفاده از داده‌های مشاهداتی واسنجی شود. در فرایند واسنجی مدل‌های هیدرولوژیک، علاوه بر کیفیت داده‌های مشاهدات و الگوریتم بهینه‌سازی تابع هدف نیز بر کارایی مدل موثر است. در اغلب پژوهش‌ها، معیارهای آماری مثل nse و rmse به‌ عنوان تابع هدف در فرایند واسنجی مدل‌های هیدرولوژیک استفاده می‌شوند. با توجه به ساختار مدل و روابط مورد استفاده در هر یک از معیارهای ارزیابی، هر یک از آن ‌ها در شبیه‌سازی بخشی از هیدروگراف کارایی مناسبی دارند. یکی از پارامترهای مهم هر حوضه که به نوعی نشان‌دهنده عکس‌العمل حوضه برای مقادیر دبی مختلف می‌باشد، منحنی تداوم جریان است. در این پژوهش، اقدام به بررسی و مقایسه کارایی توابع هدف مبتنی بر منحنی تداوم جریان و توابع هدف آماری در بهینه‌سازی پارامترهای مدل هیدرولوژیکی hbv در حوضه زیارت استان گلستان شد. پس از وارد کردن داده‌های ورودی به مدل، با استفاده از الگوریتم dds مدل برای هر تابع هدف به تعداد 100 مرتبه بهینه شد. پس از بهینه‌سازی پارامترهای مدل، این پارامترها به مدل معرفی و مقادیر دبی برای دوره‌های واسنجی و اعتبارسنجی برآورد شد. نتایج نشان داد، معیارهایی مانند nse و kge در برآورد داده‌های پیک، معیارهایی از قبیل rmse و mae در برآورد داده‌های متوسط و معیارهای مبتنی بر منحنی تداوم جریان در برآورد دبی‌های کمینه عملکرد بهتری داشته‌اند. در شبیه‌سازی بخش‌های مختلف هیدروگراف دبی روازنه روش مبتنی بر منحنی تداوم جریان بهترین عملکرد را داشت، معیارهای rmse و mae در رتبه بعدی قرار داشته و معیارهای  nse و kge عملکرد مناسبی نداشتند.

evaluation the efficiency of flow duration curve based and statistical criteria objective functions in calibrating hydrological model

in hydrological models, in order to better model the runoff process, it is necessary to calibrate the model using observational data. in the process of calibration of hydrological models, in addition to the quality of observation data and the optimization algorithm, the objective function also affects the efficiency of the model. in most studies, statistical criteria such as nse and rmse are used as objective functions in the calibration process of hydrological models. given the structure of the model and the relationships used in each of the evaluation criteria, each of them has good performance in simulating a part of the hydrograph. one of the important parameters of each basin, which is a kind of basin reaction indicator for different discharge values, is the flow continuity curve (fdc). in this study, the efficiency of objective functions based on flow continuity curve and statistical objective functions in optimizing the parameters of the hbv hydrological model in ziyarat watershed of golestan province was investigated and compared. after introducing input data to model using dds algorithm, model was calibrated 100 times for each objective function. when model was calibrated, using optimized parameter sets model output for calibration and validation period was obtained. results showed that criteria such as nse and kge have better performance in predicting high flows, criteria such as rmse and ame predicted moderate flow discharge better and criteria based on fdc had better performance in predicting low flows. in prediction different parts of hydrograph fdc objective function has the best performance, rmse and mae were in sound order and nse and kge did not have suitable performance.