عنوان مقاله :
تأثير نويززدايي سري زماني بر تحليل آن با استفاده از نظريۀ نظم در بي‌نظمي (مطالعۀ موردي: رودخانۀ زاينده‌رود)
عنوان به زبان ديگر :
Effect of Denoise Reduction of Time Series on Its Analysis using Chaos Theory (Case Study: Zayandehrud River)
پديد آورندگان :
بوستاني، مهسا دانشگاه سمنان - دانشكدۀ مهندسي عمران , فرزين، سعيد دانشگاه سمنان - دانشكدۀ مهندسي عمران - گروه مهندسي آب و سازه‌هاي هيدروليكي , موسوي، فرهاد دانشگاه سمنان - دانشكدۀ مهندسي عمران - گروه مهندسي آب و سازه‌هاي هيدروليكي , كرمي، حجت دانشگاه سمنان - دانشكدۀ مهندسي عمران - گروه مهندسي آب و سازه‌هاي هيدروليكي
كليدواژه :
آزمون بُعد همبستگي , نويززدايي , جريان ماهانه , حوضۀ زاينده‌رود , رفتار آشوبناك , فضاي حالت
چكيده فارسي :
در پژوهش حاضر، ويژگي‌هاي غيرخطي جريان ماهانۀ رودخانۀ زاينده‌رود، در دو حالت قبل و بعد از نويززدايي، با استفاده از نظريۀ آشوب، طي 43 سال (1350 تا 1392) در چهار ايستگاه هيدرومتري ارزيابي شده است. براي تعيين روند آشوبي يا تصادفي‌بودن جريان رودخانۀ زاينده‌رود، اﺑﺘﺪا به بازسازي فضاي حالت پرداخته شده است. به اين دليل، زمان تأخير بهينه و بُعد محاط با استفاده از روش‌هاي ميانگين اطلاعات متقابل و اﻟﮕﻮرﯾﺘﻢ نزديك‌ترين همسايگي ﮐﺎذب محاسبه شده است. اﻣﮑﺎن وﺟﻮد آﺷﻮب در دﺑﯽ جريان ماهانه، در سري زماني اصلي و نويزگيري‌شده، با استفاده از شاخص ﺑُﻌﺪ ﻫﻤﺒﺴﺘﮕﯽ ﺑﺮرﺳـﯽ شده است. بر اساس نتايج، ﺑُﻌﺪ ﻫﻤﺒﺴﺘﮕﯽ براي سري زماني نويزگيري‌شده در ايستگاه‌هاي اسكندري، قلعه شاهرخ، پل زمانخان و پل كله به‌ترتيب برابر 94/5، 63/4، 89/2 و 30/3 برآورد شده است. ﻣﻘﺪار غيرصحيح اين ﺑُﻌﺪ، بيان‌كنندۀ رﻓﺘـﺎر آﺷﻮﺑﻨﺎك دبي جريان ماهانۀ نويززدايي‌شدۀ رودخانۀ زاينده‌رود در ايستگاه‌هاي يادشده است. نبود بُعد همبستگي در سري زماني اصلي، نشان‌دهندۀ تصادفي‌بودن سيستم است. در ادامه، ﺣﺴﺎﺳﯿﺖ ﺑﻪ ﺷﺮاﯾﻂ اوليۀ ﺳﯿﺴﺘﻢ، به عنوان يك مشخصۀ سيستم‌هاي آشوبناك، با استفاده از آزمون نماي لياپانوف بررسي شده است. سپس، افق پيش‌بيني جريان در ايستگاه‌هاي نويزگيري‌شدۀ آشوبناك تعيين شده است كه به‌ترتيب برابر 36، 41، 45 و 44 ماه است. يكي از راه‌كارهاي مديريت شرايط كم‌آبي و بحران منابع آب، پيش‌بيني جريان آبهاي سطحي است. با استفاده از داده هاي ماهانۀ نويزگيري‌شدۀ رودخانۀ زاينده‌رود، امكان پيش‌بيني جريان با استفاده از روش هاي مختلف فراهم است كه براي سري زماني اصلي، اين امر مقدور نيست.
چكيده لاتين :
In the present study, nonlinear characteristics of the monthly flow of Zayandehrud River in both pre and post noise reduction were evaluated using chaos theory during 43 years (1971- 2013) in four hydrometric stations. To determine the chaotic or randomness of the Zayandehrud River flow, the phase space was first reconstructed. Therefore, the optimal delay time and embedding dimension are calculated using the average mutual information and the nearest false neighbors. The possibility of chaos in the monthly flow, in the original and denoised time series, has been investigated using the correlation dimension. Based on the results, the correlation dimension for the denoised time series at Eskandari, Ghale Shahrokh, Pole Zaman Khan and Pole Koleh stations is estimated to be 5.94, 4.63, 2.89 and 3.30, respectively. The non-integer value of this dimension shows the chaotic behavior of monthly flow of the Zayandehrud River at these stations. The absence of correlation dimension in the original time series indicates the randomness of the system. Sensitivity to the initial conditions of the system, as a characteristic of chaotic systems, was investigated using the Liapunov exponent. Thereafter, the horizons of forecasting the current flow at the denoised stations were determined to be 36, 41, 45 and 44 months, respectively. One of the strategies for managing water scarcity and water crisis is to predict surface water discharge. By using the simulated monthly data of Zayandehrud River, it is possible to predict the flow by applying different methods, which was not possible for the original time series.
عنوان نشريه :
اكوهيدرولوژي
