علوم آب و خاک

---

در این تحقیق توانایی مدل‌های شبکه عصبی مصنوعی جهت شبیه سازی رفتار هیدرولوژیکی آب در حوزه‌های آبخیز مورد بررسی قرار گرفته است. هدف اصلی تحقیق بررسی کاربرد انواع مختلف شبکه‌های عصبی مصنوعی جهت شبیه سازی جریان در یک حوزه آبخیز با چند ایستگاه هیدرومتری و پیش بینی بهنگام جریان‌های سیلابی در پایین دست بوده است. منطقه مورد بررسی قسمت فوقانی رودخانه درونت (Derwent) می‌باشد که یکی از شاخه‌های اصلی رودخانه ترنت (Trent river)در ناحیه مرکزی انگلستان است. جریان سیلاب رودخانه 3، 6، 9 و 12 ساعت قبل از وقوع در محل ایستگاه هیدرومتری واتستندول (Whatstandwell) با استفاده از داده‌های اندازه‌گیری شده در بالا دست پیش بینی گردیده است. سه نوع شبکه عصبی مختلف که عبارت‌اند از شبکه پرسپترون چند لایه(MLP network) ، شبکه برگشتی (Recurrent network)و شبکه برگشتی با تأخیر زمانی(Time lag recurrent network) به‌صورت جداگانه مورد استفاده و ارزیابی قرار گرفتند. هم‌چنین جهت بررسی تأثیر طول داده‌های ورودی در کارایی مدل‌های شبکه عصبی، شبیه سازی‌های مختلف با استفاده از داده‌های هیدرولوژیکی با طول و تعداد متفاوت مورد استفاده قرار گرفت. داده‌های با فاصله اندازه‌گیری 30 دقیقه‌ای با طول دوره‌های 1 ماه، 6 ماه و سه سال ( که تولید تعداد مشاهده‌های متفاوتی را می‌نماید) بدین منظور مورد استفاده واقع شد. براساس نتایج به‌دست آمده هرچند شبکه‌های عصبی مصنوعی به‌صورت عمومی و کلی کارایی مناسبی را در شبیه سازی و پیش بینی دبی جریان از خود نشان داده‌اند ولی نوع شبکه عصبی مصنوعی و نیز خصوصیات داده‌های ورودی مدل خصوصاً داده‌های آموزشی پارامترهای بسیار مهمی هستند که تأثیر عمده‌ای را روی خروجی‌های مدل دارند.

---

در طول چند دهه اخیر، بخش جنوبی دریای مازندران با وقایع اقلیمی شدیدی مانند خشکسالی و سیل مواجه بوده است. آنالیز روند متغیرهای هیدرو اقلیمی با استفاده از آزمون غیر‌پارامتری من-کندال و آزمون رگرسیون برای حوضه نکارود در شمال ایران انجام شده است. روند خصوصیات جریان رودخانه و بارش شامل جریان ماکزیمم، جریان متوسط و شاخص‌های جریان کم در مقیاس زمانی ماهانه، فصلی و سالانه از سال 1358 تا 1391 آنالیز شدند. نتایج آنالیز، کاهش تدریجی در بارش فصل زمستان،کاهش سالانه و همچنین کاهش بارش ماکزیمم روزانه همراه با افزایش روند در بارش ماکزیمم روزانه را نشان داد. برای متغیرهای هیدرولوژی، جریان کم هفت روزه در همه زیرحوضه‌ها در تابستان کاهش داشته است. جریان متوسط ماهانه و سالانه به‌ویژه در زمستان، در همه زیرحوضه‌ها روند کاهشی داشته اما جریان ماکزیمم سالانه از حوضه‌های بالادست تا پایین‌دست، روند افزایشی داشته است. تغییرات کاربری اراضی مانند شهرسازی و جنگل‌زدایی در طول 34 سال در حوضه‌های پایین‌دست، افزایش داشت. نتایج نشان داد که جریان‌های کم و جریان متوسط، به‌شدت تحت تأثیر تغییرات اقلیمی هستند. به‌طور کلی، از لحاظ هیدرولوژیکی نتایج نشان می‌دهد که منطقه مورد مطالعه با وقایع خشکسالی شدیدی مواجه می‌باشد. نتایج این تحقیق می‌تواند در پیش‌بینی خشکسالی‌های آتی، برنامه‌ریزی آبیاری و مدیریت منابع آب منطقه به‌کار گرفته شود.