تحليل فراواني منطقه اي سيلاب با استفاده از روش خوشه بندي تركيبي نگاشت ويژگي خود سامان و فازي

Regional Flood Frequency Analysis by Self-Organizing Feature Maps and Fuzzy Clustering Approach

يكي از روش هاي تخمين چندك هاي سيلاب در حوضه هاي فاقد آمار يا با طول دوره آماري كوتاه، استفاده از روش تحليل فراواني منطقه اي است. در مطالعات منطقه اي، به منظور دستيابي به مناطق همگن هيدرولوژيك از تكنيك هاي خوشه بندي استفاده مي شود. اخيرا در چند تحقيق از نگاشت ويژگي خود سامان(Self-Organizing Feature Maps) استفاده شده است. اما مشكل اصلي SOFM تفسير نقشه خروجي از اين روش به منظور يافتن مناطق همگن هيدرولوژيك است. به اين دليل از SOFM به عنوان ورودي الگوريتم هاي خوشه بندي ديگر به كار مي رود. در اين مطالعه، ابتدا از نگاشت ويژگي خود سامان براي شكل گيري يك نقشه ويژگي دو بعدي استفاده شد، سپس گره هاي خروجي از نگاشت ويژگي خود سامان توسط الگوريتم خوشه بندي c- ميانگين فازي براي شكل-گيري مناطق مورد نياز در تحليل فراواني منطقه اي سيلاب استفاده شد. تعداد بهينه خوشه هاي فازي براساس شاخص هاي زي-بني (Xie-Beni) تعميم يافته و وون (Kwon) تعيين شد. نتايج نشان داد كه اين تكنيك كارايي قابل قبولي در تفكيك حوضه هاي آبخيز استان مازندران به مناطق همگن هيدرولوژيك دارد.

One of the methods for estimation of flood quantiles in ungauged watersheds or watersheds with short data records is using the regional frequency analysis method. In regional studies, the clustering methods are used to achieve homogeneous regions. Self-Organization Feature Map (SOFM) is recently used in several researches for clustering the watersheds. However the interpretation of the SOFMs output units is one of the SOFMs problems. Consequently, the trained SOFM units are used as input to the other clustering algorithms. In this study, SOFM method is used to form a two- dimension feature map, and then output nodes are fed to fuzzy c-mean clustering to form the required regions for flood frequency analysis. The optimum number of the clusters is determined by Xie-Beni and Kwon indices. The results showed that this approach has a good performance to determine homogeneous regions in Mazandaran province, northern Iran.