کاربرد الگوریتم تلفیقی فازی– ازدحام ذرات برای تعیین حوضههای آبخیز همگن بر اساس وقوع سیلاب

نخستین گام در مطالعات منطقهای سیلاب یافتن حوضههای آبخیز همگن از لحاظ رفتار هیدرولوژیکی است. این تحقیق برمبنای مفهوم ناحیه اثر بوده و با هدف یافتن گروههای همگن حوضههای آبخیز در محدوده حاشیه جنوبی دریای خزر انجام گرفته است. روش تحقیق مبتنی بر چارچوبی است که بر مبنای بهینهسازی شبکههای فازی با استفاده از الگوریتم ازدحام ذرات شکل گرفته است. پس از تعیین متغیرهای اصلی مرتبط با سیلاب با روش آزمون تحلیل مولفههای اصلی، از آنها بهعنوان ورودی سیستم فازی استفاده شد. گروهبندی حوضهها در فضای فازی این متغیرها و طی یک فرایند تکراری انجام گرفت. تعیین بهینه گروههای همگن توسط الگوریتم ازدحام ذرات انجام شد، بهنحویکه از آماره گشتاور خطی ناهمگنی بهعنوان معیار ارزیابی صحت و دقت گروههای همگن استفاده شد. تعداد ۶۱ ایستگاه هیدرومتری واقع در این منطقه درنظر گرفته شده و مشخصات فیزیکی، اقلیمی و هیدرولوژیک آنها بهعنوان متغیرهای مرتبط با سیلاب بررسی شده است. آزمون تحلیل مولفههای اصلی با روش چرخشی قائم و چرخش عامل واریوماکس روی دادههای حوضه منتهی به چهار عامل اصلی مساحت، ارتفاع متوسط، ضریب گراولیوس و ضریب شکل شد که در مجموع ۸۴ درصد واریانس تجمعی را پوشش داده و لذا از آنها برای مراحل بعدی همگنی استفاده شده است. عملکرد الگوریتم ازدحام ذرات در تکرار نهم موجب کسب بهترین نتیجه، یعنی حداقل میانگین و بهینه تابع شد که بهترتیب ۲۶ و ۲۲ است. مشخصات توپولوژی PSO بهدست آمده در این مطالعه شامل وزن اینرسی، شتاب محلی، شتاب اجتماعی، تعداد نسل و اندازه جمعیت بهترتیب ۷۲۹۸/۰، ۴۶۹۲/۱، ۴۶۹۲/۱، ۱۰ و ۵ است. نتایج حاصل از این تحقیق تعداد ۶۱ ناحیه اثر (متعلق به ۶۱ ایستگاه مورد مطالعه) است. با توجه به موقعیت جغرافیایی ایستگاههای واقع در نواحی همگن میتوان نتیجه گرفت که فاصله جغرافیایی حوضهها الزاما دلالت بر همگنی یا عدم همگنی آنها ندارد. نتایج این مطالعه بیانگر کارایی روش تحقیق مورد استفاده در تعیین مناطق همگن حوضههای آبخیز دریای خزر دارد.

Keywords:

Particle Swarm Optimization Algorithm , Fuzzy Expert System , Flood Frequency Analysis , Catchment Similarity , Caspian Sea , سیل , الگوریتم ازدحام ذرات , منطق فازی , حوضههای همگن , دریای خزر