چهارچوب طبقه‌بندي حوضه‌هاي آبريز با استفاده از تئوري آشوب

دكتري

طبقه بندي حوضه آبريز يكي از گامهاي اساسي و ضروري در بهبود مسايل مرتبط با علم هيدرولوژي مانند مدلسازي پديده هاي هيدرولوژيكي مي باشد. بدليل پيچيدگي و ارتباط غير خطي بين اجزاي يك سيستم در فرايندهاي هيدرولوژيكي، طبقه بندي بر پايه محاسبه سطح پيچيدگي سيستمها و روشهاي غير خطي مانند تئوري آشوب كه داراي فرضيات مشابه با خصوصيات پديده هاي هيدرولوژيكي مي باشد، مورد توجه قرار گرفته و بسيار موثر ظاهر شده است. با استفاده از اين مفهوم، حالت سيستم در هر زمان/مكان توصيف شده و تعداد متغيرهايي كه براي نشان دادن يك سيستم ديناميكي مورد نياز است، تعيين مي¬شود. هرچند محققيني در اين زمينه تلاش نموده اند، اما تحقيقات در اين زمينه در مراحل ابتدايي قرار دارد. در اين رساله تلاش گرديده است تا ميزان كارايي اين مفاهيم در ارائه يك چهارچوب طبقه بندي مورد بررسي قرار گيرد، بدين منظور از داده هاي دبي روزانه 60 ايستگاه در كشور استفاده شده است. جهت شناسايي و صحت سنجي الگوي طبقه بندي معرفي شده از مدل شبيه ساز شبكه عصبي مصنوعي استفاده شده است. نتايج نشان داد با استفاده از دو معيار زمان تاخير و بعد همبستگي مي¬توان حوضه¬ها را طبقه بندي نمود. بر اساس نتايج شبيه سازي داده ها با استفاده از مدل شبكه عصبي، ايستگاهها به سه گروه بر مبناي زمان تاخير (زمان تاخير زياد، بينابيني و كم) و چهار گروه بر مبناي بعد همبستگي (بعد كم، بينابيني، زياد و غير قابل تعريف) دسته بندي شدند. استفاده از بعد همبستگي جوابهاي دقيق تري نسبت به روش زمان تاخير بدست مي¬دهد اما استفاده از زمان تاخير آسانتر بوده و نياز به محاسبه پارامترهاي كمتري دارد. نتايج نشان داد اگرچه همسايگي دو ايستگاه نشاندهنده شباهت رفتاري آنها نيست اما برخي همگني هاي مكاني در رفتار ايستگاهها مشاهده مي¬شود. الگوي طبقه بندي حوضه هاي آبريز نشان داد حوضه هايي با اقليم متفاوت كه در فاصله اي دور از يكديگر قراردارند ممكن است رفتار مشابهي با سطح پيچيدگي مشابه نشان دهند. همچنين بررسي نتايج حاكي از پيچيدگي زياد ديناميك رواناب در نواحي جنوب شرق ايران مي باشد، درحالي كه بيشتر ايستگاههاي واقع در مناطق مرطوب كه عمدتا در شمال ايران واقع شده اند داراي سطح پيچيدگي كمتري نسبت به ساير ايستگاهها مي-باشند. بطور كلي، كاهش مقدار بارش باعث افزايش ميزان پيچيدگي رواناب مي شود. محاسبه معيارهاي ذكر شده به شناسايي مدل مناسب بر مبناي سطح پيچيدگي پديده هاي هيدرولوژيكي كمك نموده و باعث صرفه جويي در زمان و هزينه هاي محاسباتي خواهد شد.

189936

دانشگاه علم و صنعت ايران

دكتر محمد علي قرباني

عمران - آب

دكتر عباس قاهري