بخشی از مقاله
چکیده
درهاي دهه اخیر به علّت اهمیت برنامههاي مدیریت حوزههاي آبخیز در زمینه مطالعه، گسترش و استفاده سودمند از منابع، دسترسی به اطلاعات کافی در زمینه دادههاي دقیق رسوب ضروري بهنظر میرسد . در صورت عدم دستیابی به دادههاي مشاهداتی میتوان از روشهاي مختلفی و استفاده از مدلهاي مختلف براي تخمین این مقادیر بهره جست. این تحقیق با هدف بررسی تاثیر شاخصها و معیارهاي مختلف گرینش مدل بر روند انتخاب مدل بهینه در حوزة آبخیز زایندهرود در ایستگاه پل زمانخان انجام شد.
داده هاي دبی و رسوب معلق مورد نیاز در این تحقیق طی یک دوره 20 ساله - 1387-1367 - تهیه و انواع روابط رگرسیونی به دادههاي دبی و رسوب معلق برازش داده شد. براي انتخاب مدل برتر از معیارهاي مختلفی از جمله سطح معنیداري ضریب همبستگی روابط در سطوح اعتماد 1 تا 5 درصد، ضریب همبستگی، اشتباه استاندارد، خطاي نسبی تخمین و تأیید، مجذور میانگین مربعات خطا، شاخص منطقی و ضریب کارایی استفاده شد.
بر اساس نتایج حاصل از این تحقیق در مرحله اول، دو مدل توانی و نمایی با داشتن مقادیر مناسب معیارهاي سطح معنیداري، ضریب همبستگی، اشتباه استاندارد، خطاي نسبی تخمین و تأیید، مجذور میانگین مربعات خطا و شاخص منطقی بهعنوان مدلهاي برتر انتخاب شدند ولی در نظر گرفتن ضرایب کارایی منجر به حذف مدل نمایی با ضریب کارایی منفی برابر -1/28 و موفقیت مدل خطی با ضریب کارایی 0/33 بعد از مدل توانی شده و ضرورت لحاظ مبانی مختلف در انتخاب مدل بهینه سنجه را مورد تأیید قرار داد.
-1 مقدمه
انسان متمدن قابلیت زیادي در تغییر سطح زمین و یا تسریع فرآیندهاي مربوط به آن داردتغییرات. انسانی معمولاً در گسترهاي کوچک ولی با سرعتی بهمراتب بیشتر از فرایندهاي طبیعی انجام میشود. تغییرات ناشی از دخالتهاي انسانی در عرصه منابع طبیعی داراي اثرات مختلفی میباشد بهنحوي که برخی از آنها منجر به کاهش و برخی منجر
به افزایش کارایی عناصر منابع طبیعی شامل آب، خاك، هوا و تابش خورشید میشود. ولی آگاهی از میزان و نحوه این تغییرات جهت مدیریت فعالیتهاي انسانی در بهرهبرداري صحیح از عناصر حیاتی طبیعت ضروري است
از طرفی گسترش علوم زمینه انجام مطالعات بسیاري در بررسی تغییرات اکوسیستمهاي طبیعی در شرایط زمانی و مکانی مختلف را فراهم نموده بهنحوي که متخصصان علوم مختلف سعی در تجزیه و تحلیل محیط اطراف بهصورت مستقیم از طریق اندازهگیري میزان تغییرات پدیده مورد بررسی و یا غیر مستقیم از طریق شبیهسازي یا مدلسازي آن دارند. اگر چه اندازهگیري مستقیم پدیده صرفنظر از خطاهاي غیر قابل اغماض نتایجی بسیار نزدیک به واقعیت بهدنبال دارد، اما در بسیارياز موارد و خصوصاٌ در برخورد با منابع طبیعی و مقولههاي مرتبط با آن به دلیل شرایط حاکم بر اکوسیستمهاي طبیعی این امر امکانپذیر نیست. بنابراین استفاده از روشهاي غیرمستقیم اندازهگیري راهحل مناسبی براي رفع موانع موجود در این زمینه است
از جمله مسائل موجود در عرصه منابع طبیعی فرسایش خاك، تولید رسوب و نحوه اندازهگیري و برآورد مقادیر آن در شرایط زمانی و مکانی مختلف میباشد. از آنجایی که میزان رسوب معلق خروجی از حوزههاي آبخیز به عنوان یک شاخص مهم در برنامهریزيهاي کنترل فرسایش و رسوب محسوب میشود، آگاهی از مقادیر صحیح آن از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. اما در اغلب موارد علّتبه کمبود امکانات، نیروي انسانی و بالا بودن هزینه، امکان استفاده از اندازهگیري مستقیم مقدور نمیباشد
بنابراین در بسیاري از تحقیقات از روشهاي غیرمستقیم تخمین بار رسوبی شامل درونیابی و برونیابی استفاده میشود. از جمله روشهاي معمول تخمین مقادیر رسوب معلق در روش برونیابی ایجاد رابطه بین دبی جریان و رسوب با استفاده از روابط رگرسیونی Schmidt - و Morche، 2006؛ Sadeghi و همکاران، 2008؛ Sadeghi و Saeidi، 2010؛ سعیدي و صادقی، - 1388 و شبکه عصبی مصنوعی، منطق فازي Cobaner - و همکاران، 2009؛ KiSi ، 2010؛ ابراهیمی و وفاخواه، - 1389 میباشند که بهصورت وسیعی در مطالعات مختلف مورد استفاده قرار میگیرد. در همه این مطالعات جهت ارزیابی دقت و صحت مقادیر رسوب معلق تخمینی حاصل از مدلهاي مورد استفاده از معیارها و شاخصهاي مختلفی استفاده شده و بر اساس نتایج حاصل از کاربرد این معیارها کارایی مدلهاي مذکور تائید و یا رد شده است.
در اکثر مطالعات انجام شده در زمینه مدلسازي و استفاده از روشهاي غیرمستقیم، تنها به استفاده از شاخصهاي معدودي جهت ارزیابی کارایی مدلها بسنده شده و این در حالی است که در برخی موارد در نظر گرفتن یک معیار علیرغم مناسب بودن شرایط سایر معیارها منجر به ناکارآمد بودن مدل گردد و این امر تاکیدي بر استفاده از حداکثر معیارهاي ارزیابی مدل در انجام مطالعات مختلف است. از اینرو مطالعه حاضر با هدف بررسی تأثیر شاخصها و معیارهاي مختلف در روند انتخاب مدل بهینه در حوزة آبخیز زایندهرود در ایستگاه پل زمانخان بهواسطه موجودیت داده و امکان دسترسی به آن انجام شد.
-2 مواد و روشها
مطالعه حاضر در ایستگاه پل زمانخان واقع در حوزه آبخیز زایندهرود انجام گرفت - شکل . - 1 رودخانه زایندهرود از کوههاي زاگرس - با ارتفاع حدود 4500 متر از سطح دریا - در غربیترین مناطق، منشاء گرفته و بهسوي دشت مرکزي ایران سرازیر میشود و سرانجام در انتهاییترین نقطه حوزه یعنی تالاب گاوخونی زندگی آن خاتمه مییابد. طول رودخانه برابر 350 کیلومتر و مساحت کل حوزه برابر 41500 کیلومتر مربع میباشد. آب و هواي حوزة مورد نظر صرفنظر از بارشهاي زیاد در ارتفاعات کوهرنگ خشک و نیمه خشک است.
به نحوي که بارش متوسط در اصفهان با ارتفاع 1800 متر از سطح دریا فقط 130 میلیمتر بوده که بیشتر آن در طی فصل زمستان و اوایل بهار میبارد. این در حالی است که تبخیر و تعرق پتانسیل در حوزه آبخیز 1500 میلیمتر میباشد
در تحقیق حاضر ارزیابی دقت معادلات سنجه بهعنوان یکی از روشهاي رایج در برآورد مقادیر رسوب معلق خروجی با استفاده از معیارهاي مختلف ارزیابی قابلیت اعتماد مدل مورد بررسی قرار گرفت. براي این منظور از دادههاي موجود براي دورة آماري 1368 تا 1387 استفاده شد. براي تحلیل روابط حاکم بر سنجه رسوب، دادههاي دبی جریان و غلظت رسوب معلق وارد نرمافزار Excel 2007 گردید. سپس با استفاده از نرمافزار SPSS 15 چهار رابطه رگرسیونی رایج خطی، لگاریتمی، توانی و نمایی به دادهها برازش داده شده و منحنی سنجه رسوب دوره آماري مربوطه تهیه گردید. در فرآیند مدلسازي، حدود 70 درصد از دادههاي بهدست آمده براي واسنجی و باقیمانده آنها نیز براي تأیید مدلها Sadeghi - و همکاران، 2008؛ Sadeghi و Saeidi، - 2010 استفاده شد.
پل زمان خان
شکل 1موقعیت کلی حوزه آبخیز مورد مطالعه
در مرحله بعد برايبررسی قابلیت اعتماد مدلهاي بهدست آمده از سطح معنیداري ضریب همبستگی روابط در سطوح اعتماد 1 تا 5 درصد استفاده شد. در ادامه براي انتخاب بهترین مدل، شاخصهاي ارزیابی مهم ضریب همبستگی1، اشتباه استاندارد 2، خطاي نسبی 3 تخمین و تأیید، مجذور میانگین مربعات خطا 4، ضریب کارایی5 و شاخص منطقی6 بهصورت ارائه شده در روابط 1 تا 4 مورد استفاده قرار گرفت. در نهایت مدل با ضریب همبستگی بالا، سطح معنیداري کمتر، ضریب کارآیی مثبت و بزرگتر و مقادیر کمتر سایر معیارها بهعنوان مدل بهینه انتخاب شد
