علوم آب و خاک

مدل‌های هیدرولوژیک برای ارزیابی و پیش¬بینی میزان آب قابل استحصال حوضه‌ها، تحلیل فراوانی سیل و تدوین استراتژی¬های مقابله با سیلاب‌ها روز به روز در حال گسترش است. در این مطالعه از مدل HEC-HMS  و الحاقیه‌های HEC-GeoHMS وArc Hydro  در محیط ArcGIS برای شبیه‌سازی هیدروگراف‌های سیلاب طراحی در حوضه آبریز آیدوغموش واقع در شمال غرب ایران استفاده شد. برای محاسبه تلفات بارش، تبدیل بارش به رواناب، روندیابی و جریان پایه به‌ترتیب از روش -CN SCS، -UH SCS، ماسکینگهام و مدل ثابت ماهانه استفاده شد. در واسنجی مدل با دو رخداد واقعی سیل، میانگین مقادیر قدر مطلق باقیمانده‌ها، مجموع مربع باقیمانده‌ها و مجذور پیک وزنی میانگین مربعات خطا، برای حجم سیلاب به‌ترتیب برابر 2/75، 5/91 و 5/32 و برای دبی اوج به‌ترتیب برابر 8/9، 8/0 و 8/0  به‌دست آمد. صحت‌سنجی مدل نیز با مقدار یک درصد خطا در دبی اوج و 19 درصد خطا در حجم سیلاب مناسب ارزیابی شد. برای بارش‌های حداکثر 24 ساعته، توزیع لوگ پیرسون تیپ 3 به‌عنوان مناسب‌ترین توزیع در نرم‌افزار SMADA تعیین و بارش‌های طراحی با دوره‌های بازگشت مختلف استخراج شد. به این ترتیب برای دوره بازگشت 2 تا 1000 سال دبی اوج و حجم سیلاب طراحی به‌ترتیب برابر 18/8 تا 415/6 مترمکعب بر ثانیه و 5/7 تا 87/9 میلیون مترمکعب شبیه‌سازی شد.

استفاده از تابع‌های انتقالی برای پیش‌بینی پارامترهای رطوبتی خاک به‌عنوان روش‌های علمی و در عین حال اقتصادی مورد تأکید و پژوهش پژوهشگران است. در این پژوهش، ظرفیت زراعی (FC) و نقطه پژمردگی دائم (PWP) خاک با استفاده از سه تابع انتقالی رگرسیونی (خطی و غیرخطی)، مدل ماشین بردار پشتیبان (SVM) و مدل برنامه‌ریزی بیان ژن (GEP) براساس سه شاخص ارزیابی عملکرد ضریب تعیین (R2)، مجذور میانگین مربعات خطا (RMSE) و نسبت اختلاف توسعه یافته (DDR) در دشت ارسباران در شمال غرب ایران شبیه‌سازی شده است. پارامترهای مستقل شامل درصد رس (Cl)، درصد سیلت (Si)، درصد شن (Sa)، درصد مواد آلی (OC)، چگالی ظاهری (ρb) و چگالی حقیقی (ρs) خاک بودند که با استفاده از آزمون گاما، متغیرهای درصد Si، ρb و ρs برای پیش‌بینی پارامتر FC و متغیرهای ρb و ρs برای پیش‌بینی پارامتر PWP انتخاب شدند. نتیجه پژوهش نشان داد هر سه تابع انتقالی قادر به پیش‌بینی FC و PWP هستند اما مدل SVM دارای بهترین عملکرد در میان این سه گروه تابع انتقالی است به‌طوری که مقدار شاخص‌های (R2، RMSE، DDRmax) در فرایندهای آموزش و آزمون برای پارامتر FC به‌ترتیب (0/9908، 0/5517، 17/50) و (0/9785، 0/7004، 11/62) و برای پارامتر PWP به‌ترتیب (0/9872، 0/5764، 2/85) و (0/8389، 1/187، 3/09) به‌دست آمدند.