ارزیابی عملکرد روش های تجزیه سیگنال در برآورد بارش ماهانه (مطالعه موردی: ایستگاه تله‌زنگ)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه هیدرولوژی و منابع آب، دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.

2 استاد،دانشکده مهندسی علوم آب دانشگاه شهید چمران اهواز

3 دانشکده مهندسی آب و محیط زیست، دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.

10.22059/jwim.2025.396662.1239

چکیده

پیش‌بینی بارش به‌دلیل تاثیر آن بر کشاورزی، مدیریت بلایای طبیعی و نیز تأمین آب از اهمیت زیادی برخوردار است. در مطالعه حاضر، بارش ماهانه ایستگاه تله‌زنگ در دوره آماری 1345 تا 1399 با استفاده از روش تجزیه مد متغیر (VMD) و روش تجزیه مد تجربی گروهی کامل (CEEMD) مدل‌سازی شد. داده‌های ورودی بر اساس چهار سناریو به مدل ماشین بردار پشتیبان (SVM) تعریف شد. در سناریوی اول مقادیر بارش ماهانه تا چهار تأخیر به‌عنوان ورودی مدل در نظر گرفته شدند. در سناریوی دوم علاوه بر داده‌های بارش تأخیریافته، ترم پریودیک (تناوبی) نیز به الگوهای ورودی مدل افزوده شد. در سناریوی سوم و چهارم به ترتیب داده‌های بارش ماهانه توسط CEEMD و VMD تجزیه و در اختیار مدل قرار گرفتند. ره‌یافت این پژوهش نشان داد افزودن ترم تناوبی عملکرد مدل را به مقدار کمی بهبود می‌بخشد. همچنین، مقایسه نتایج روش‌های پیش‌پردازش داده‌ها توسط VMD و CEEMD نشان داد که مدل VMD-SVM از عملکرد بسیار بهتری نسبت به مدل CEEMD-SVM برخوردار بوده است. به طوری که این روش توانسته مقدار شاخص MAE را به طور متوسط حدود 25/35 میلی‌متر نسبت به مدل منفرد و 77/13 میلی‌متر نسبت به مدل CEEMD-SVM کاهش دهد و دقت بیشتری نیز داشته است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Performance evaluation of signal decomposition methods in monthly precipitation estimation (case study: Telezang station)

نویسندگان [English]

  • Nazanin Alivand 1
  • AliMohammd AkhoondAli 2
  • Farshad Ahmadi 3
1 Faculty of Water and Environmental Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran.
2 Professor, Faculty of Water Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz
3 Faculty of Water and Environmental Engineering, Shahid Chamran University of Ahvaz, Ahvaz, Iran.
چکیده [English]

Precipitation forecasting is of great importance due to its impact on agriculture, natural disaster management, and water supply. Therefore, in this study, the monthly precipitation of the Telezang station from 1966 to 2020 was modeled using the Variable Mode Decomposition (VMD) and Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition (CEEMD) methods. Input data were defined for the Support Vector Machine (SVM) model based on four scenarios. In the first scenario, monthly precipitation values with up to four lags were considered as model inputs. In the second scenario, in addition to the lagged precipitation data, a periodic term was added to the input patterns of the model. In the third and fourth scenarios, the monthly precipitation data were decomposed using CEEMD and VMD, respectively, and provided to the model. The findings of this research indicated that adding the periodic term slightly improved the model’s performance. Additionally, a comparison of the results from the data preprocessing methods using VMD and CEEMD showed that the VMD-SVM model outperformed the CEEMD-SVM model significantly, reducing the MAE index by an average of approximately 35.25 mm compared to the standalone model and 13.77 mm compared to the CEEMD-SVM model, while also achieving greater accuracy.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Data preprocessing
  • Rainfall forecasting
  • Variable Mode Decomposition
  • Complete Ensemble Empirical Mode Decomposition