بخشی از مقاله
چکیده
بیش از چندین دهه تلاش براي مقابله با سیل و آسیبهاي آن میگذرد اما به نظر میرسد که علیرغم بهرهمندي از فن آوريهاي نوین، هنوز عوامل ناشناختهي فراوانی در پیش بینی سیلاب وجود دارد. درك نادرست از فرآیند پویاي طبیعت و تغیرپذیري مکانی و زمانی رودخانه شرایط را براي پیش بینی دشوار نموده است.
در مقاله حاضر پیش بینی سیلاب با تلفیق مدل بارش رواناب HEC-HMS و شبکهي عصبی مصنوعی1انجام گرفته است. بطوریکه مدل HEC-HMS با ایجاد واقعههاي بارش مصنوعی و شبیه سازي فرآیند بارش-رواناب، دادههاي کافی را براي آموزش شبکهي عصبی فراهم مینماید. نتایج مدلسازي نشان داد که شبیه سازي پدیده بارش-رواناب بوسیله شبکه عصبی پرسپترون چتد لایه با 6 لایه پنهان بهترین نتیجه را حاصل مینماید. همچنین نتایج حاصل از شبکه عصبی با نتایج حاصل از رگرسیون چند متغیره مقایسه گشت.
-1 مقدمه
سیل یکی از پدیدههاي موجود در طبیعت بوده که از دیرباز بشر شاهد وقوع آن میباشد. درایران نیز بدلیل وسعت زیاد، اقلیم متعدد و تراکم زمانی و مکانی بارشها در اکثر حوضههاي آبریز همه ساله سیلابهاي عظیمی در برخی ازنقاط کشورمان مشاهده میشود. امروزه یکی از ابزارها و روشهاي مطرح در مقابله با پدیده سیل که در بسیاري از کشورهاي جهان رایج گشته است، سیستمهاي پیش بینی و هشدار سیل میباشد. هر جریان سطحی آب صرفنظر از عامل ایجاد کنندهس ي آن در صورتی سیلاب تلقی میشود که جریان آب در مقطع رودخانه بیش از جریان عادي باشد، تداوم زمانی آن محدود باشد.
جریان آب از بستر طبیعی تجاوز کند، اراضی پست و حاشیه رود را فرا گیرد و خسارات جانی و مالی به همراه داشته باشد. بدین ترتیب سیل، جریان غیر متعارف آب در بیرون از بستر معمول آن میباشد. وقوع این پدیده در نتیجه اندرکنش عوامل جويو محلی موجب تشدید یا تضعیف سیلاب میشود. نوع، حجم و شدت بارش، پوشش گیاهی، جنس خاك، شیب و... از عوامل مؤثر بر سیلاب میباشند. در ادامه برخی از فعالیتهاي انجام شده در زمینه پیش بینی سیلاب ارایه میگردد.
کریمی فرد و محمدولی - 1391 - ، شاخهاي جدید از روش روندیابی ماسکینگام براي رودخانه چند شاخهاي ارائه کردند. در این مطالعه روندیابی هیدروگراف چند شاخهاي تنها با محاسبه دو پارامتر مجهول و بدون نیاز به محاسبه هیدروگرافهاي هر شاخه و با داشتن هیدروگراف ورودي شاخههاي بالادست صورت گرفته است.
ترابی و همکاران - 1392 - ، براي استفاده کاربردي و آسان و بدون نیاز به دانش بالا در پیشبینی سیلاب اقدام به استخراجکدهاي ارتفاعی در بالا دست به منظور اعلام هشدار در پاییندست نمودند. روند پیش بینی بصورت هیدرولیکی با استفاده از برنامه نرمافزاري HEC-RASانجام گرفت
Castro و همکاران - 2013 - ، در مطالعات خود براهمیت پیش بینی سیلاب اشاره کردند و مطالعه موردي خود را برروي مناطق پرمخاطره کشور فیلیپین انجام دادند. آنها با اشاره به این موضوع که هر چهارسال یکبار در فیلپین سیلاب شدید که موجب تلفات جانی و مالی می گردد بر اهمیت این موضوع افزودند. آنها در مدل خود بر توسعه یک مدل پیش بینی براساس الگوریتم پیش بینی رگرسیون با دو متغیر پایهي سرعت و عمق آب اقدام به ایجاد سیستم هشدار سیلاب و مخابره آن از طریق پیامک به افراد ثبت نام شده نمودند. براساس دادههاي بدست آمده هفت روز ماقبل معادله رگرسیون توسعه داده شده، و در همین زمان دادههاي زمان واقعی2 وارد مدل رگرسیون میشود. محاسبات مربوط به پیش بینی خطر براي زمان حال و آینده انجام شده و نتیجه در قالب پیامک بمنظورهشدار به افراد ثبت نام شده ارسال میگردد
آیشم و همکاران - 2013 - ، به بررسی مدلهاي گوناگون شبکههاي عصبی مصنوعی براي مدلسازي بارش- رواناب که بصورت مطالعه موردي بر روي رودخانه تورکی صورت گرفت پرداختند.[4] پس از بررسی روشهاي مختلف با توجهبهشاخصهايآماري بکار گرفتهشده،منطقفازيقادر به تخمین دقیقمقادیرجریانشد.
مطالعات انجام شده نشان میدهد که هریک از مدلهاي پیش بینی نیاز به دامنه وسیعی از دادههاي اولیه ثبت شده در ایستگاههاي منطقه مورد مطالعه را دارد. دادههاي اولیه مورد نیاز در این زمینه به دو دسته دادههاي هواشناسی و مشخصات ذاتی حوضه - نظیر مساحت حوضه، شیب حوضه، پوشش گیاهی، زمان تمرکز و. .. - تقسیم میشود. کثرت زیاد اطلاعات مورد نیاز در امر شبیه سازي فرایند بارش- رواناب، مدلسازي در مناطق فاقد اطلاعات را عملاً غیر ممکن نموده است. بنابراینپژوهشحاضرسعی دارد تا با حداقل دادههايموردنیاز شبیهسازي بارش-رواناب باتلفیق مدلهاي HEC-HMS و شبکه ي عصبی انجام دهد.
-2 منطقه مورد مطالعه
حوضه آبریز مورد مطالعه در این استان زیر حوضههاي گتوند و شوشتر از زیرحوضههاي حوضه کارون بزرگ میباشد. به استناد اطلاعات و دسته بندي شرکت ملی مدیریت منابع آب ایران، حوضه کارون بزرگ به هشت زیر حوضه کوچکتر تقسیم بندي میشود. حوضه کارون بزرگ در بین شهرهاي خوزستان، چهارمحال بختیاري، مرکزي، لرستان، اصفهان، و بخش کوچکی از آن نیز در استانهاي فارس و همدان قرار دارد. رقوم جلگه خوزستان در حدود شوشتر که رود کارون از سد گتوند میگذرد بالاتر از 50 متر از سطح دریا و بتدریج به سمت جنوب کاهش مییابد تا اینکه در اهواز به حدود 15 متر میرسد. شکل 1 جانمایی استان و قرارگیري حوضه آبریز کارون بزرگ در بین استانهاي کشور ایران و شکل 2 دو زیر حوضه موردمطالعه، گتوند و شوشتر را نشان میدهد.
