كليدواژه :
الگوريتم فرا ابتكاري , تحليل منطقه اي سيلاب , بهينه سازي و روش ناحيه اثر , شباهت حوضه
چكيده فارسي :
استفاده از الگوريتم هاي فرا ابتكاري در علوم مختلف به طور روز افزون در حال گسترش است. كاربرد آن ها در شناخت و مدل سازي پديده هاي طبيعي نظير سيل و خشكسالي به لحاظ طبيعت و مكانيسم پيچيده و تعامل غيرخطي عوامل موثر بر آن نمونه اي از توانايي و پتانسيل اين الگوريتم ها در هيدرولوژي مي باشد. در اين مقاله، نخست به معرفي الگوريتم جستجوي موجودات هم زيست پرداخته مي شود و در ادامه كاربرد آن در بهينه سازي سامانه هاي فازي و با هدف يافتن ناحيه اثر ايستگاه هاي واقع در حاشيه جنوبي درياي خزر مورد بحث قرار مي گيرد. اين حوضه ساليانه شاهد وقوع سيلاب هاي مخرب بوده و متعاقبا صدمات جاني و مالي بوده است. يافته هاي اين پژوهش براي برآورد سيلاب حوضه و متعاقبا طراحي سازه هاي كنترل سيلاب استفاده مي شود. تعداد 61 ايستگاه آب سنجي واقع در اين منطقه در نظر گرفته شده، مشخصات فيزيكي، اقليمي و هيدرولوژيك آن ها شامل مساحت، محيط، ارتفاع كمينه، ارتفاع بيشينه، ارتفاع متوسط، شيب متوسط، طول آبراهه اصلي، شيب آبراهه اصلي، طول مستطيل معادل، عرض مستطيل معادل، عامل فرم، ضريب شكل، ضريب گراوليوس، ضريب گردي، ضريب فشردگي و بارش متوسط ساليانه تعيين شده است. طبق نتايج حاصل از آزمون تحليل مولفه هاي اصلي از بين 16 پارامتر مورد بررسي، مساحت، ارتفاع متوسط، ضريب شكل و ضريب گراوليوس حوضه به همراه بارندگي متوسط حوضه به عنوان مهمترين عوامل براي آزمون همگني هستند. اين عوامل به عنوان ورودي سامانه فازي استفاده شد كه منجر به توليد نواحي همگن شد. الگوريتم جستجوي موجودات هم زيست براي بهينه سازي اين گروه هاي همگن و طي فرايندهاي تكراري به كار گرفته شد. در نهايت، عملكرد الگوريتم و صحت و سقم اين نتايج به دست آمده با استفاده از آماره ناهمگني گشتاور خطي ارزيابي شد. بدين ترتيب، تعداد 61 ناحيه اثر كه بيانگر نواحي همگن براي هر يك از 61 حوضه مورد مطالعه است، به دست آمد. نتايج اين مطالعه بيانگر كارايي روش پيشنهادي در تعيين ناحيه اثر حوزه هاي آبخيز منطقه دارد. پراكنش جغرافيايي ناحيه اثر ايستگاه ها (ايستگاه هاي همگن با ايستگاه هدف) نشان مي دهد كه مجاورت جغرافيايي الزاما دلالت بر همگني حوضه ها ندارد.
چكيده لاتين :
Metaheuristic algorithms have been increasingly used in different fields. The application of these algorithms for identifying and modelling natural phenomena such as flood and drought in terms of complexity and non-linear interactions can be considered as their capability in hydrology. In this paper, Symbiotic Organism Search (SOS) algorithm was first introduced, then its application in tuning fuzzy expert system, aiming to find the region of influence area of hydrometric stations in the Southern Caspian Sea Basin. This basin has regularly experienced flood events, causing human loss and properties damages every year. The outcome of this research is used to estimate floods, and subsequently, to design flood control structures. A total of 61 hydrometric stations were selected in the study area and their physical, climatic and hydrologic characteristics including area, perimeter, minimum elevation, maximum elevation, mean slope, stream length, slope of main stream, equivalent rectangle length, equivalent rectangle width, form factor, shape coefficient, Gravelious factor, round coefficient, and mean annual precipitation were determined. Results indicated that out of 16 parameters, area, mean elevation, form factor, Gravelious factor, and mean annual rainfall, were the most significant parameters in relation to flood by employing the SOS. These variables were used as the input variables into the fuzzy system and SOS algorithm to tune the fuzzy system. Finally, the efficiency of the SOS algorithm was evaluated using the linear torque heterogeneity statistic. Therefore, 61 influence areas were determined that show homogenous areas in 61 watersheds. Results indicated the performance of SOS in determining region of influence of the sub-basins in the study area. In addition, the geographical vicinity is not a suitable criterion for finding homogenous areas.
