Abstract
The sedimentation is a pervasive complex hydrological process subjected to each and every reservoir in world at different extent. Hydrographic surveys are considered as most accurate method to determine the total volume occupied by sediment and its distribution pattern in a reservoir. But, these surveys are very cumbersome, time consuming and expensive. This complex sedimentation process can also be simulated through the well calibrated numerical models. However, these models generally are data extensive and require large computational time. Generally, the availability of such data is very scarce. Due to large constraints of these methods and models, in the present study, data driven approaches such as artificial neural networks (ANN), model trees (MT) and genetic programming (GP) have been investigated for the estimation of volume of sediment deposition incorporating the parameters influenced it along with conventional multiple linear regression data driven model. The aforementioned data driven models for the estimation of reservoir sediment deposition were initially developed and applied on Gobindsagar Reservoir. In order to generalise the developed methodology, the developed data driven models were also validated for unseen data of Pong Reservoir. The study depicted that the highly nonlinear models ANN and GP captured the trend of sediment deposition better than piecewise linear MT model, even for smaller length datasets
چکیده
رسوب گذاری یک فرایند پیچیده هیدرولوژیکی فراگیر برای تمام مخازن در جهان در مقادیر مختلف است. بررسی های هیدروگرافی به عنوان دقیق ترین روش برای تعیین حجم کل اشغال شده توسط رسوب و الگوی توزیع آن در یک مخزن در نظر گرفته میشوند. اما، این بررسی ها بسیار دست و پا گیر، وقت گیر و گران قیمت هستند. این فرایند رسوب گذاری پیچیده را همچنین می توان از طریق مدل های عددی به خوبی کالیبره شده شبیه سازی کرد. با این حال، این مدل ها به طور کلی داده های زیادی را می طلبند و نیاز به زمان محاسباتی زیادی دارند. به طور کلی، در دسترس بودن این داده ها بسیار کمیاب است. با توجه به محدودیت های زیاد این روش ها و مدلها، در مطالعه حاضر، رویکردهای داده محوری مانند شبکه های عصبی مصنوعی (ANN)، درختان مدل (MT) و برنامه نویسی ژنتیک (GP) برای برآورد حجم ترکیب رسوب مورد بررسی قرار گرفته است و شامل پارامترهای موثر بر آن به همراه مدل داده محور رگرسیون خطی چندگانه معمولی است. مدلهای داده محور فوق برای برآورد رسوب گذاری مخزن در ابتدا در مخزن گوبینداسگار توسعه و به کار رفتهاند. به منظور تعمیم روش توسعه یافته، مدلها داده محور توسعه یافته برای داده های دیده نشده مخزن پنگ اعتبار سنجی شدند. این مطالعه نشان داد که مدلهای بسیار غیر خطی ANN و GP روند رسوب گذاری را بهتر از مدل MT تکهای خطی، حتی برای مجموعه داده های با طول کوچکتر منعکس کرده اند.
1-مقدمه
مخازن، زیرساخت کلیدی برای بقای نوع بشر، مقاصد مختلفی مانند آب مطمئن برای آبیاری، صنایع، تامین آب شهری، تولید برق آبی، و غیره را برآورده میسازند. با وجود مزایای مختلف محسوس و نامحسوس، مخازن همچنین برخی اشکالات مانند قطع رژیم جریان طبیعی و اکوسیستمهای طبیعی؛ طغیان زمین، تخریب کیفیت آب، تخریب بستر رودخانه پایین دست و مهم تر از همه، "رسوبگذاری مخزن" را دارند. با توجه به افزایش جمعیت و فعالیت های توسعه ای متعاقب آن در حوضه آبریز مخزن، مشکل رسوبات مخزن روز به روز در حال افزایش است. بنابراین بزرگترین چالش در عملیات مخازن مطالعه نرخ، حجم و الگوی رسوبگذاری است [1،2[...