كليدواژه :
سيل , الگوريتم ازدحام ذرات , منطق فازي , حوضه‌هاي همگن , درياي خزر
چكيده فارسي :
نخستين گام در مطالعات منطقه‌اي سيلاب يافتن حوضه‌هاي آبخيز همگن از لحاظ رفتار هيدرولوژيكي است. اين تحقيق بر مبناي مفهوم ناحيه اثر بوده و با هدف يافتن گروه‌هاي همگن حوضه‌هاي آبخيز در محدوده حاشيه جنوبي درياي خزر انجام گرفته است. روش تحقيق مبتني بر چارچوبي است كه بر مبناي بهينه‌سازي شبكه‌هاي فازي با استفاده از الگوريتم ازدحام ذرات شكل گرفته است. پس از تعيين متغيرهاي اصلي مرتبط با سيلاب با روش آزمون تحليل مؤلفه‌هاي اصلي، از آنها به‌عنوان ورودي سيستم فازي استفاده شد. گروه‌بندي حوضه‌ها در فضاي فازي اين متغيرها و طي يك فرايند تكراري انجام گرفت. تعيين بهينه گروه‌هاي همگن توسط الگوريتم ازدحام ذرات انجام شد، به‌نحوي‌كه از آماره گشتاور خطي ناهمگني به‌عنوان معيار ارزيابي صحت و دقت گروه‌هاي همگن استفاده شد. تعداد 61 ايستگاه هيدرومتري واقع در اين منطقه در نظر گرفته شده و مشخصات فيزيكي، اقليمي و هيدرولوژيك آنها به عنوان متغيرهاي مرتبط با سيلاب بررسي شده است. آزمون تحليل مؤلفه‌هاي اصلي با روش چرخشي قائم و چرخش عامل واريوماكس روي داده‌هاي حوضه منتهي به چهار عامل اصلي مساحت، ارتفاع متوسط، ضريب گراوليوس و ضريب شكل شد كه در مجموع 84 درصد واريانس تجمعي را پوشش داده و لذا از آنها براي مراحل بعدي همگني استفاده شده است. عملكرد الگوريتم ازدحام ذرات در تكرار نهم موجب كسب بهترين نتيجه، يعني حداقل ميانگين و بهينه تابع شد كه به‌ترتيب 26 و 22 است. مشخصات توپولوژي PSO به‌دست آمده در اين مطالعه شامل وزن اينرسي، شتاب محلي، شتاب اجتماعي، تعداد نسل و اندازه جمعيت به‌ترتيب 0/7298، 1/4692، 1/4692، 10 و 5 است. نتايج حاصل از اين تحقيق تعداد 61 ناحيه اثر (متعلق به 61 ايستگاه مورد مطالعه) است. با توجه به موقعيت جغرافيايي ايستگاه‌هاي واقع در نواحي همگن مي‌توان نتيجه گرفت كه فاصله جغرافيايي حوضه‌ها الزاماً دلالت بر همگني يا عدم همگني آنها ندارد. نتايج اين مطالعه بيانگر كارايي روش تحقيق مورد استفاده در تعيين مناطق همگن حوضه‌هاي آبخيز درياي خزر دارد.
چكيده لاتين :
Regional flood frequency studies are initialized by the delineation of the homogeneous catchments. This study was
based on Region of Influence concept, aiming to find the similar catchments in the south of Caspian Sea. The
methodology utilized the Particle Swarm Optimization Algorithm, PSO, to optimize the fuzzy system over a dataset of
catchment properties. The main catchment variables in relation to flood were determined by the principle component
analysis method and employed as the inputs in the fuzzy system. Catchments grouping was performed over these fuzzy
input variables by the iterative process. The optimum similar groups were obtained by PSO, and the heterogeneous Lmoment
index was used as the termination criterion for the optimization process. A total of 61 hydrometric stations
located in the study area were selected and their relevant catchments' physical, climatic and hydrologic properties in
relation to flood were studied. Principle Component Analysis by Variomax Rotation Factor over the catchments
datasets tended to four out of 16 physical variables, including area, mean elevation, Gravelious Factor and Form Factor,
as the main parameters in terms of homogeneity with 84 percent of accumulative variance. These variables, as well as
mean annual rainfall, were used as the input data to define the fuzzy system. PSO algorithm was then employed to
optimize the developed fuzzy system. The developed algorithm tended to yield the best result in the 9th iteration with
26 and 22 for the minimum average and the optimum values of cost function, respectively. The topology of the resulting
algorithm included inertia weight, local and acceleration rates, the number of generations and population size, with the
values of 0.7298, 1.4962, 1.4962, 10 and 5, respectively. This study tended to a total of 61 regions of influence,
proportional to the relevant 61 sites. According to the geographical location of the catchments in the region, it could be
concluded that the geographical proximity doesn't necessarily involve homogeneity. The obtained results indicated the
efficient potential of PSO-FES in the delineation of the homogenous catchments in the study area.
