لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (pdf) مراجعه فرمایید.

امروزه استفاده از روش های پهنه بندی، گسسته سازی و تفکیک نواحی همگن در علوم زمینی جهت ارزیابی پاسخ عرصه های طبیعی به فرآیندهای هیدرولوژیک مورد مطالعه از موضوعات جاری می باشد. زیرا هر چه محدوده مورد مطالعه همگن تر باشد موجب بالارفتن دقت و سهولت در عملیات مدیریت منابع آب و یا کنترل خسارات طبیعی خواهد شد. برای شناسائی نواحی همگن، می توان از روش های مختلف گسسته سازی استفاده نمود. به علت پیوستگی در ویژگی های زمینی، استفاده از روش های دسته بندی/ خوشه بندی فازی نظیر روش خوشه بندی میان مرکز فازی (FCM) می تواند یک انتخاب مطلوب محسوب گردد. در این مطالعه و بعنوان نمونه، تفکیک نواحی همگن از نظر تولید روانآب با بکارگیری این روش فازی، با انتخاب حوضه معرف والنات گولچ (WGEW) واقع در جنوب شرقی ایالت آریزونای آمریکا به جهت کفایت و کیفیت داده های هیدرولوژیک، مدنظر می باشد. برای اینکار ابتدا به نحوه انتخاب و آماده سازی داده ها اشاره شده است، سپس تحلیل مولفه های اصلی انجام گردید و نهایتا به هر سه مرحله اساسی و بعبارتی تصمیم گیری در استفاده از روش (FCM) یعنی: تعیین مقدار فازیت مناسب، کنترل شاخص ابهام و تعیین تعداد بهینه خوشه ها با استفاده از شاخص اعتباریابی خوشه بندی پرداخته شده است. نشان داده شده است استفاده از روش های مختلف و موجود اعتباریابی خوشه بندی، لزوما منجر به تعیین تعداد بهینه خوشه ها بصورت واضح و قطعی نخواهد شد و برای این منظور می توان از یک روش منطقی پیشنهادی استفاده نمود.

در سال های اخیر به دلیل وقوع سیلاب های مکرر در حوضه آبخیز رودخانه های سه هزار و دوهزار تنکابن (چشمه کیله) و متعاقب آن ایجاد خسارات ناشی از سیل در محدوده شهری تنکابن، لزوم توجه به پهنه بندی خطر سیل خیزی را به ویژه در زمین های حاشیه رودخانه های اصلی حوضه مورد بررسی بیش از پیش نمایان ساخته است. در این پژوهش، با رویکردی مبتنی بر دیدگاه سیستمی در یک حوضه آبخیز، در ابتدای کار بر اساس ویژگی های توپوگرافی، زمین شناسی، فیزیوگرافی، پوشش اراضی و هیدرواقلیمی، با استفاده از تحلیل خوشه ای اقدام به شناسایی مناطق همگن هیدرولوژیک گردید؛ با انجام این مرحله، سه منطق همگن هیدرولوژیکی در حوضه آبخیز تعیین شد. در گام دوم، با بهره گیری از 4 معیار توپوگرافی، زمین شناسی، پوشش اراضی و هیدرواقلیم و به کار بردن روش تحلیل سلسله مراتبی فازی، اقدام به پهنه بندی پتانسیل سیل خیزی در مناطق همگن هیدرولوژیک شد. نقشه پهنه بندی پتانسیل سیل خیزی در منطقه مطالعاتی نشان داد که بیشترین مساحت از منطقه مطالعاتی در طبقه سیل خیزی متوسط قرار دارند؛ در نهایت، به منظور تعیین مهم ترین عوامل موثر در پتانسیل سیل خیزی حوضه از تحلیل عاملی استفاده گردید. یافته های تحلیل عاملی بیانگر آن است که در مناطق همگن هیدرولوژیک، بر اساس 2 عامل و 20 متغیر، 100 درصد واریانس داده ها توجیه شده است که عامل دوم با بار عاملی 995/0، 1/51 درصد از واریانس کل را توجیه می کند. در عامل دوم پارامترهای مساحت، طول آبراهه اصلی، تراکم شبکه زهکشی، نسبت انشعاب، ضریب شکل هورتن، زمان تمرکز، درصد اراضی جنگل، درصد اراضی مرتع و درصد اراضی با نفوذپذیری زیاد، همبستگی بالایی (بیشتر از 75/0) را با پتانسیل سیل خیزی نشان داده اند که در این میان مهم ترین پارامتر موثر در سیل خیزی مناطق همگن هیدرولوژیک مورد بررسی، عامل مساحت با بار عاملی 997/0 است.

0

شناخت زیرمنطقه های همگن اقلیمی، یکی از نیازهای اولیه در برنامه ریزی های محیطی و آمایش سرزمین است که بویژه برای مطالعه بیلان آب و دیگر مسایل هیدرولوژی دارای اهمیت است. از این رو، برای شناخت مناطق همگن بارشی منطقه کوهستانی غرب ایران که سرچشمه بسیاری از رودهای مهم کشور است، میانگین 9 متغیر وابسته به بارش در دوره 2000-1965 برای 140 ایستگاه هواشناسی پراکنده در سطح منطقه محاسبه و مورد استفاده قرار گرفت. متغیرهای یاد شده به کمک روش تحلیل مولفه های اصلی (با آرایهR ) به چهار مولفه کاهش و با استفاده از چرخش وریماکس چرخش داده شدند. سپس با بهره گیری از روش خوشه بندی سلسله مراتبی به شیوه وارد ایستگاه های مورد استفاده در این تجزیه و تحلیل بر مبنای مقادیر نمرات استاندارد آنها در مولفه های به دست آمده گروه بندی و به این ترتیب غرب ایران به چهار زیرمنطقه همگن بارشی تقسیم شد. نتیجه نشان داد که روند ناهمواریها و عرض جغرافیایی در مرزبندی و تفاوتهای مکانی بین مناطق نقش بسیار مهمی دارند. بررسی تغییرات ماهانه بارش زیرمنطقه ها نیز نشان داد که با حرکت از جنوب به شمال بیشینه بارش از زمستان به بهار منتقل می شود. این تفاوتها بیانگر تفاوت در سازوکارهای ایجاد بارش در شمال و جنوب منطقه مورد مطالعه است. از این رو، می توان گفت که سامانه های سینوپتیکی باران آور در شمال و مرکز منطقه مورد مطالعه با سامانه هایی که در جنوب موجب ایجاد بارش می شوند، متفاوتند.

در این مطالعه، به منظور تعیین مناطق همگن در تحلیل فراوانی جریان کمینه از دو روش تکنیک های آماری چند متغیره و آزمون بر اساس ضریب تغییرات استفاده شد . نخست یک دسته 17 متغیره اقلیمی، فیزیوگرافی، زمین شناسی و آبشناسی در 16 ایستگاه حوزه آبریز رودخانه اترک با تحلیل عاملی و تجزیه خوشه ای مطالعه شد. روش تحلیل عاملی، 4 عامل مساحت حوضه، بارش متوسط سالانه، درصد سازند نفوذپذیر و شیب متوسط حوضه را به عنوان فاکتورهای مهم نشان داد. تغییر پذیری مکانی امتیازات عاملی توصیف و تفسیر شد و سپس گروه بندی امتیازات عاملی با تکنیک گروه بندی فاصله ای، منطقه مطالعاتی را به دو منطقه همگن تقسیم نمود. در مرحله بعد، جریان کمینه سالانه با تداوم 7، 15،  30و60روزه در هر یک از ایستگاه ها استخراج و آماره S در آزمون ضریب تغییرات محاسبه شد و منطقه مطالعاتی از لحاظ همگنی بررسی شد. نتایج نشان داد بر اساس این آزمون کل منطقه همگن نبوده اما دو منطقه همگن حاصل از تجزیه خوشه ای توسط این آزمون تأیید شد. همچنین هر چه طول دوره آماری بیشتر، مقدارآماره S نسبت به سطح معنی دار آن کمتر و از دقت بیشتری برخوردار می باشد و از این آزمون می توان به راحتی در بررسی همگنی حوزه استفاده نمود.

هدف این مطالعه، بررسی قابلیت شبیه سازی هیدرولوژیک محدوده ازنا-الیگودرز است که در بالادست حوضه کارون بزرگ و شرق استان لرستان واقع است. برای انجام این پژوهش از اطلاعات روزانه هواشناسی مربوط به ایستگاه سینوپتیک الیگودرز و بارش ایستگاه های باران سنج کمندان و دره تخت در بازه 2023-1991، دبی مشاهداتی مربوط به ایستگاه هیدرومتری ماربره در بازه 1991-2021 و نقشه خاک، کاربری اراضی و ارتفاعی حوضه ازنا-الیگودرز استفاده شد. دوره 1991 و 1992 به منظور وارم آپ مدل، واسنجی از سال 1993 تا 2016 و دوره صحت سنجی از 2017 تا 2021 در نظر گرفته شد. بر اساس شبیه سازی انجام شده در این منطقه، مدل دارای ضعف در شبیه سازی بود. بعد از شبیه سازی اولیه اقدام به واسنجی مدل شد. پس از تحلیل حساسیت پارامترهای مختلف، 22 پارامتر مؤثر انتخاب و مدل واسنجی شد. نتایج ارزیابی نشان داد برای مراحل واسنجی و صحت سنجی، مقدار NSE به ترتیب برابر 0/60 و 0/56 و مقدار ضریب R2 به ترتیب برابر 0/61 و 0/78 به دست آمد. بر اساس ضرایب به دست آمده در هر دو مرحله واسنجی و صحت سنجی مشخص شد که مدل به طور کلی دارای دقت رضایت بخش در شبیه سازی هیدرولوژیک محدوده ازنا-الیگودرز بود.

خصوصیات گسترده هیدرولوژیکی در دسترس (داده های بارش، دما، جریان و مشخصات فیزیوگرافی حوضه ها) می توانند برای استخراج حوضه های مشابه هیدرولوژیکی مورد استفاده قرار گیرند. در این تحقیق از یک الگوریتم خوشه بندی در روش تحلیل خوشه ای به عنوان یک روش جدید و کارامد، برای گروه بندی حوضه های آبخیز به چندین گروه یا خوشه استفاده شد. به منظور درک تشابه هیدرولوژیکی از 28 ویژگی (توصیف گر) موقعیت جغرافیایی، فیزیوگرافی، اقلیمی و کاربری اراضی مربوط به 15 حوضه با خصوصیات ناهمگن واقع در بخش غربی حوضه هامون-جازموریان استفاده شد. در محیط نرم افزار RStudio با استفاده از الگوریتم PCA مولفه ها و ویژگی های اصلی تعیین، سپس تعداد خوشه های بهینه با معیار دیویس-بولدین مشخص و با الگوریتم k-means حوضه ها به کلاس های همگن خوشه بندی گردیدند. نتایج نشان داد که ویژگی های عرض جغرافیایی مرکزثقل، مساحت، طول رودخانه اصلی، ارتفاع ایستگاه آبسنجی، شیب و درصد مساحت مراتع فقیر به عنوان ویژگی های اصلی از بین 28 ویژگی می باشند، همچنین معیار دیویس-بولدین برای تعداد خوشه های برابر با 3، مقدار 2/46 بدست آمد که مبین تعداد خوشه ها در الگوریتم k-means می باشد. پس از خوشه بندی حوضه ها مشخص گردید که اکثر حوضه های موجود در خوشه های یکسان از نظر مکانی در مجاورت یکدیگر قرار دارند. نتایج حاصل از این تحقیق ما را قادر به تفسیر رفتار هیدرولوژیکی منطقه مطالعاتی برای اهدافی نظیر تعمیم دهی جریان در حوضه های فاقد آمار این منطقه و تحلیل فراوانی منطقه ای سیلاب می سازد.