پيش بيني دبي روزانه جريان باراندوزچاي با استفاده از تئوري آشوب

River Discharge Time Series Prediction by Chaos Theory

بررسي رفتار جريان رودخانه يكي از موارد اساسي در طراحي، بهره برداري و مطالعات مربوط به مهندسي آب است. از اين رو بكارگيري روش هاي نوين همچون نظريه آشوب در هيدرولوژي و منابع آب به دليل نوآوري و قابليت هاي آن، اخيراً توجه زيادي را به خود جلب كرده است. يكي از كاربردهاي نظريه آشوب، تعيين خصوصيات كمي و آناليز سري هاي زماني هيدرولوژيكي همچون جريان رودخانه است. به منظور بازسازي فضاي حالت، زمان تاخير از روش تابع خود همبستگي و بعد محاط از الگوريتم نزديكترين همسايگي كاذب محاسبه گرديد. روش بعد همبستگي نيز براي بررسي آشوب‌پذيري جريان روزانه بكار گرفته شد، كه بعد همبستگي حاصله حاكي از وجود رفتار آشوبناك سري زماني تحت بررسي ميباشد. زمان تأخير از روش ميانگين اطلاعات متقابل براي باراندوزچاي برابر 66 به دست آمد. با استفاده از روش نزديك ترين همسايگي كاذب مناسب ترين بعد محاط برابر 28 تعيين شد. بعد همبستگي براي سري زماني دبي جريان برابر 1/3 بوده يعني تعداد متغيرهاي لازم براي تشريح سيستم برابر 3 است. مقدار كم بعد همبستگي (d) به دست آمده در مقياس زماني روزانه نشان دهنده وجود آشوب در سري زماني دبي جريان رودخانه باراندوزچاي مي باشد.

The application of chaos theory in hydrology has been gaining considerable interest in recent years. Based on the chaos theory, the random seemingly series can be attributed to deterministic rules. The dynamic structures of the seemingly complex processes, such as river flow variations, might be better understood using nonlinear deterministic chaotic models than the stochastic ones. In this paper, chaotic behavior of the daily river discharge time series from the BarandozChay, fromSeptember,1983 to August, 2009 is investigated. To reconstruct phase space, the time delay and embedding dimension are needed and for this purpose, Average Mutual Information (AMI) and algorithm of False Nearest Neighbors (FNN) wereused. Correlation Dimension method was applied for investigating chaotic behavior of daily discharge. The delay time and optimum-embedding dimension were obtained 66 and 4 respectively. The low amount of correlation dimension (d=3.1) represents the chaotic behavior of Barandoz river discharge time series.