بخشی از مقاله
چکیده
حوزه آبخیز اصفهان و سیرجان با وسعتی در حدود یک پانزدهم کشور دارای مخازن آبی کوچک و بزرگی است که در توسعه و بهره برداری از منابع محدود آبی موجود در بخش مرکزی کشور نقش به سزایی دارند. از این رو در مقاله حاضر سعی گردیده است تا به کاربرد تجزیه و تحلیل خوشه ای درمدلسازی پرداخته شود. برای این منظوربا بررسی کلیه ایستگاههای رسوب سنجی موجود در منطقه مورد مطالعه، 14 ایستگاه رسوب سنجی با طول دوره مشترک آماری یازده ساله انتخاب گردید. سپس 49 ویژگی فیزیوگرافی، زمین شناسی، اقلیمی، هیدرولوژیکی و کاربری اراضی در هر یک از زیرحوزه ها تعیین شد.
در مرحله بعد با استفاده از تجزیه و تحلیل عاملی متغیرهای مستقل استخراج، و با استفاده از تجزیه و تحلیل خوشه ای گروههای همگن تشخیص داده شدند . به منظور بررسی صحت جدا بودن گروههای همگن از تجزیه و تحلیل تفکیکی استفاده شد. در نهایت در دو حالت با انجام یا عدم انجام تجزیه و تحلیل خوشه ای اقدام به ارائه مدل رگرسیونی در هر یک از مناطق همگن و کل حوزه آبخیز مورد مطالعه گردید. با ارزیابی مدلهای به دست آمده مناسبترین مدل برآورد میانگین رسوب معلق روزانه انجام تجزیه و تحلیل خوشه ای به روش دورترین همسایه با کمترین مقدار خطای تخمین و بیشترین مقدار ضریب کارآیی تشخیص داده شد.
مقدمه
کمبود داده های رسوب به عنوان مانعی در مطالعات منابع آب باعث شده است که تکنیک تحلیل منطقه ای به عنوان ابزاری غیرقابل جایگزین به منظور تعمیم اطلاعات به ایستگاههای فاقد آمار در نظر گرفته شود
از طرفی تجهیز کلیه حوزه های آبخیز به وسایل اندازه گیری و برداشت نمونه های مکرر و مرتب نه تنها از نظر عملی ممکن نیست بلکه مستلزم صرف هزینه و زمان بسیار زیاد می باشد. به این منظور یافتن روشهایی برای برآورد علمی و دقیق تر مقدار فرسایش و تولید رسوب در حوزه های آبخیز کشور به منظور کنترل این فرآیند امری ضروری است. روش های تجزیه و تحلیل منطقه ای رسوب می توانند در این زمینه مؤثر باشند. ازجمله روشهای آماری چند متغیره، انجام تجزیه و تحلیل خوشه ای1و عملیاتهای آماری پی آیند این تحلیل می باشد.
داودی راد و همکاران - - 1380 به منظور بررسی اهمیت همگن سازی هیدرولوژیک در افزایش دقت مدلهای برآورد سیلاب در حوزه آبخیز دریاچه نمک، پس از شناسایی و مشخص نمودن حوزه های دارای مقادیر دبی حداکثر با کیفیت و کمیت مناسب، با توجه به خصوصیات آنها - اقلیمی و مورفولوژیک - و با استفاده ازروشهای آماری چند متغیره - تجزیه و تحلیل عاملی، خوشه ای و توابع متمایزکننده - واحدهای همگن هیدرولوژیک را مجزا کرد. وفاخواه - 1381 - به منظور ارائه مدل ریاضی برآورد رسوب در منطقه شمال اقدام به گروه بندی 23 زیرحوزه مورد مطالعه نمود. به این منظور با استفاده از روشهای آماری چند متغیره دو منطقه همگن را تشخیص داد.
رستمی و همکاران - 1381 - به منظور تعیین گروههای همگن هیدرولوژیکی از طریق مقایسه روشهای آماری و فازی، 18 زیرحوزه آبریز سدسفیدرود را بر اساس 4 عامل اصلی - 4 ویژگی زیرحوزه ها - و استفاده از روشهای تحلیل خوشه ای به 4 منطقه همگن تقسیم کردند.
در تحقیق حاضر با بررسی منابع مطالعاتی مختلف اقدام به تعیین نوع و تعداد متغیرهای مستقل و وابسته گردید. سپس با انجام و عدم انجام تجزیه و تحلیل خوشه ای اقدام به مدلسازی تولید رسوب معلق در حوزه آبخیز اصفهان و سیرجان گردید.
مواد و روشها مشخصات و موقعیت منطقه مورد مطالعه
حوزه آبخیز اصفهان و سیرجان که در بعضی منابع، حوزه آبخیز باتلاق گاوخونی و کویر سیرجان نیز نامیده شده است از جمله زیرحوزه های بزرگ آبخیز مرکزی ایران است. مساحت این حوزه 99300 کیلومتر مربع که به دو زیر حوزه اصلی - حوزه آبخیز زاینده رود و حوزه آبخیز ابرقو- سیرجان - تقسیم می شود. وسعت حوزه آبخیز زاینده رود و حوزه آبخیز ابرقو سیرجان به ترتیب 41521 و 57779 کیلومتر مربع می باشد - وزارت نیرو، 1368 الف و ب - . مختصات جغرافیایی این دو زیرحوزه در شکل 1 نشان داده شده است.
روش تحقیق در راستای ارزیابی کاربرد خوشه بندی در مدلسازی رسوب معلق در حوزه آبخیز اصفهان و سیرجان مراحل زیر شامل تعیین ایستگاههای رسوب سنجی مناسب، تعیین متغیرهای مستقل و وابسته ، ارزیابی مدلها و تجزیه و تحلیل آنها انجام گردید.
به منظور تعیین ایستگاههای رسوب سنجی مناسب آمار و اطلاعات مربوط به ایستگاههای هیدرومتری و رسوب سنجی در کل حوزه جمع آوری و سپس بارگراف رسوب و دبی روزانه و دبی حداکثر لحظه ای آنها ترسیم و نهایتا تعداد 14 ایستگاه با دوره آماری مشترک یازده ساله 1370 - تا - 1380 انتخاب شد. موقعیت کلی ایستگاههای منتخب در شکل 1 نشان داده شده است.
شکل 1 مختصات جغرافیایی و ایستگاههای رسوب سنجی منتخب در حوزه آبخیز اصفهان و سیرجان
