تحليل جريان ماهانۀ رودخانه‌ سفيدرود با استفاده از تئوري آشوب

بررسي جريان رودخانه از بُعد آشوب يكي از موارد اساسي در طراحي، بهره‌برداري و مطالعات مربوط به مهندسي آب است. از اين‌رو به‌كارگيري روش‌هاي نوين در هيدرولوژي و منابع آب، اخيراً توجه زيادي به خود جلب كرده است. پديدۀ آشوب مرتبط با سيستم‌هايي است كه ديناميك آن‌ها در برابر تغيير مقادير اوليه رفتار بسيار حساسي نشان مي‌دهد. در مواجه با سيستم آشوبي كه مدل‌سازي تحليلي به‌علت نامشخص بودن عوامل تأثيرگذار و در دسترس نبودن معادلات دقيق رياضي حاكم برآن بسيار دشوار مي‌نمايد، استفاده از سري‌هاي زماني يك‌راه حل مناسب در تحليل اين دستگاه‌هاست. براي بازسازي فضاي حالت با استفاده از نظريۀ آشوب نياز به برآورد دو پارامتر زمان تأخير و بُعد محاط است. در اين پژوهش با استفاده از آمار 63 سالۀ جريان ماهانۀ رودخانۀ سفيدرود، از روش ميانگين اطلاعات متقابل و روش شمارش نزديك‌ترين همسايه‌هاي كاذب براي محاسبه اين دو پارامتر استفاده شد. براي تعيين آشوب‌پذيري نيز از آزمون بُعد همبستگي و شاخص هارست استفاده شد. نتايج حاكي از بُعد فركتالي بر اساس بُعد همبستگي برابر با 3/37 و زمان تأخير 5 ماه و بُعد محاط 6 است كه براي بازسازي فضاي حالت ديناميكي جريان رودخانه مي‌تواند استفاده شود. اهميت بررسي موازي سري‌هاي زماني در مقياس‌هاي مختلف (روزانه، هفتگي، ماهانه) به جهت بررسي تأثير مقياس زماني و نوسانات سري زماني بر تحليل‌هاي‌آشوبي و در نهايت انتخاب چارچوب مدل مناسب است. زمان تأخيرهاي به‌دست آمده براي ‌سري‌هاي ‌روزانه،‌ هفتگي و ماهانه حاكي از وجود وابستگي بيش‌تر بين داده‌هاي روزانه نسبت به داده‌هاي هفتگي و ماهانه ‌است؛ كه اين موضوع در تحليل جريان‌هاي سيلابي و استخراج مشخصه‌‌هاي آن از اهميت به‌سزايي برخوردار است. با اثبات وجود آشوب در سري‌هاي زماني در جريان رودخانه در مقياس‌هاي مختلف، استفاده از روش‌هاي پيش‌بيني بر پايۀ بازسازي فضاي حالت را امكان‌پذير نموده كه اين مورد جهت تحليل خشكسالي‌ها، جريا‌ن هاي سيلابي و تحليل حجم مخازن ذخيره سدها با روش‌هاي مختلف بر مبناي سري‌هاي زماني، از جنبه‌هاي كاربردي موضوع است.