بخشی از مقاله
چکیده
خطر وقوع ناگهانی سیل همیشه جوامع بشری را تهدید میکند. برای کنترل این مخاطرات باید راهحلهایی اندیشیده شود و عوامل وقوع سیل موردبررسی قرار گیرند. هدف از این مطالعه شناسایی عوامل مؤثر در رواناب است. برای این منظور از آنالیز مؤلفههای اصلی - PCA1 - استفاده گردید تحلیل مؤلفه های اصلی روی داده های مؤثر در رواناب منطقه موردبررسی در نرمافزار Minitab اعمال شدند که در آن 7 فاکتور شرکت و 7 مؤلفهی اصلی - PC - تشکیل گردیدند. عوامل مؤثر در رواناب که در این مطالعه وارد گردیدند، شامل شیب، طولانیترین مسیر آبراهه، زمان تأخیر، نفوذناپذیری، نگهداشت اولیه، شماره منحنی و مساحت بودند. نتایج بررسی مؤلفه اول نشان داد که زمان تأخیر بیشترین تأثیر را در وقوع رواناب دارد. طولانیترین آبراهه، شیب و نگهداشت اولیه به ترتیب بیشترین وزن را به خود اختصاص دادند. در مورد مؤلفه دوم بیشترین وزن مربوط به شماره منحنی بود.
کلیدواژهها: تحلیل مؤلفههای اصلی، رواناب، Minitab، کوه سوخته
مقدمه
امروزه جوامع با مخاطرات طبیعی که نتیجه ی مداخله ی بشر در طبیعت بکر است، مواجهاند. سیل ازجمله این بلایاست که انسان با تخریب طبیعت مسبب وقوع آن است. تخریب جنگل ها و مراتع و تبدیل به دیم زارهای کم بازده و همچنین گسترش شهرسازی ازجمله دست کاری های جوامع بشری در طبیعت و از عوامل وقوع سیلاب است. گسترش راههای ارتباطی، راه آهن و جاده های بین شهری که با قطع کردن آبراهه های طبیعی درروند طبیعی زهکشی اختلال ایجاد کرده و موجب خسارت به شبکه ارتباطی شده است.خطر وقوع ناگهانی سیل همیشه جوامع بشری را تهدید می کند. در سال های اخیر سیل موجب خسارات فراوان ازجمله تخریب مناطق مسکونی، تأسیسات دولتی، مبلمان شهری و قطع شبکه راههای ارتباطی شده است.
برای کنترل این مخاطرات باید راه حلهایی اندیشیده شود و عوامل وقوع سیل موردبررسی قرار گیرند. از عوامل وقوع سیل فصل بارش است، در این که چه فصلی از سال رخ دهد همچنین به رطوبت خاک بستگی دارد. نوع شبکه زهکشی نیز از علل وقوع سیل محسوب می گردد. شیب بستر رودخانه، سرعت جریان آب و همچنین مدت زمان وقوع بارش را میتوان برای بررسی علل وقوع سیل مدنظر قرارداد.شناخت رفتار دینامیکی فرآیند بارش- رواناب یکی از اساسی ترین و پیچیده ترین مراحل در طراحی پروژه های آبی است. این فرآیند در تخمین جریان رودخانهها، تولید انرژی، کنترل سیل، تنظیم نیازهای آبی و آبیاری، زهکشی، بازیافت، آبزی پروری نقش ویژه ای دارد.
هیچ کدام از مدل های آماری و مفهومی موجود جهت الگوسازی دقیق فرآیند بارش-رواناب باوجود روابط غیرخطی، عدم قطعیت و ویژگی های متغیر زمانی و مکانی در سیستم های گردش آبی، نتوانستهاند بهعنوان یک مدل برتر و توانا شناخته شوند - ابراهیمیان و قادری، . - 1393با توجه به تعدد عوامل مؤثر در رواناب و حجم زیاد اطلاعات می توان با استفاده از روشهای آماری متعدد موجود به کاهش بعد و دسته بندی دادهها پرداخت. PCA از روشهای آماری است که در مطالعات بهمنظور کاهش متغیرهای ورودی به مدل استفاده می گردد. در PCA داده ها را از فضای با بعد بالا به فضایی با بعد پایین میبریم درواقع PCA یکی از روش های انتخاب ویژگی است و به منظور کاهش بعد به کار می رود تا بررسی ویژگی ها با بعد پایینتر که سادهتر است انجام گیرد - همت پور و هاشمی، . - 1390
روش تحلیل مؤلفه های اساسی - PCA - ابعاد کلیه مشاهدات را بر اساس شاخص ترکیبی و دسته‌بندی مشاهدات مشابه کاهش می دهد. به طورکلی کاربرد عمده روش تحلیل اجزای اساسی عبارت است از: کاهش متغیرها و یافتن ساختار ارتباطی بین متغیرها که در حقیقت همان دسته بندی متغیرها است - محدث، . - 1389 نتایج حاصل از این روش در مطالعات هیدرولوژی از قبیل مدل شبکه عصبی، رگرسیون، رگرسیون کمترین مربعات فازی مورداستفاده قرار میگیرد.بشارتی همکاران - 1389 - زیر حوضه های اصلی حوزه آبخیز رودک در استان تهران را بر اساس نقش آن در وقوع سیل الویت بندی کردند. به این نتیجه رسیدند که زیر حوزه کلوکان نسبت به سایر زیر حوزهها تأثیر بیشتری بر سیلاب خروجی از حوزه دارد.
همچنین نتایج نشان داد میزان مشارکت زیر حوزه ها در سیل خروجی با مساحت آنها رابطه مستقیم ندارد. رزم خواه و بهارلو - 1388 - روند شهرسازی بر پاسخ هیدرولوژیکی و افزایش سیلاب رودخانه مارون رابررسی کردند. تغییرات کاربری اراضی از مراتع با پوشش طبیعی به شهری نیز باعث افزایش سطوح نفوذناپذیر تا 70 در صد در زیر حوضهها سبب افزایش دبی حداکثر تا 13 برابر خروجی حوزه آبخیز رودخانه کارون گردید.امیر محمدی و شیران - 1387 - در پژوهشی کاربرد مدلHEC-HMS را در تحلیل حساسیت متغیرهای ژئومورفولوژی مؤثر بر سیلاب دشت کرون را موردبررسی قراردادند. نتایج نشان تغیرت مساحتمستقیماً در تمام زیر حوضهها با دبی سیلابی کل حوزه در ارتباط است ولی زیر حوضهها با مساحت بیشتر تأثیر بیشتری بر دبی سیلابی حوزه ندارد.
یمانی همکاران - 1390 - به ارزیابی مدل منطق فازی در مقایسه با سایر روشهای در بررسی عوامل مؤثر در وقوع سیل ازجمله شیب، لیتولوژی، اشکال ناهمواری، نوع خاک، CN و وضعیت و گرایش پوشش گیاهی و سپس تجزیهوتحلیل سیل خیزی این حوزه پرداختند. نتایج حاصل از مقایسه مدل های به کار گرفته شده نشان می دهد که مدل فازی گاما شاخصترین ابزار مفهومی برای تعین پهنههای در معرض سیلخیزی در این منطقه است.هدف از این مطالعه شناسایی عوامل مؤثر در رواناب است. برای این منظور از آنالیز مؤلفههای اصلی - PCA - استفاده گردید. عوامل بسیاری در وقوع سیل مؤثرند، تشخیص عواملی که بیشترین سهم را در وقوع سیلاب دارند به در مدیریت حوضه آبخیز بسیار مؤثر است. با توجه به تحقیقات گذشته به نظر میرسد زمان تمرکز از عوامل مؤثر در رواناب باشد.
مواد و روشها منطقه مورد مطالعه
به منظور این مطالعه حوزه آبخیز کوه سوخته که بخشی از حوزه آبخیز بهشت آباد است، انتخاب شد. این حوزه در شهرستان های شهرکرد، بروجن و کیار قرار می گیرد و بین 50 درجه و 40 دقیقه تا 51 درجه و 20 دقیقه طول جغرافیایی شرقی تا 31 درجه و 20 دقیقه و 32 درجه عرض جغرافیایی شمالی واقع شده است. مساحت منطقه موردمطالعه 2783 کیلومترمربع، کمترین ارتفاع در منطقه 1705 متر و بیشترین ارتفاع 3398 متر و متوسط شیب منطقه %19 است. همچنین میانگین بارش سالیانه در ایستگاه سینوپتیک شهرکرد 320 میلی متر است - سایت اداره هواشناسی استان چهارمحال و بختیاری . - 1394
