همگن‌بندی حوضه‌ها با استفاده از شاخص‌های هیدرواقلیمی و فیزیکی

Abstract

مدیریت جامع حوزه آبخیز و تعمیم اطلاعات به حوضه‌های فاقد آمار، نیازمند درک حوضه‌های همگن می‌باشد. شباهت هیدرولوژیکی حوضه‌ها از رفتار هیدرواقلیمی و فیزیکی حوضه‌ها منتج می‌شود. در این تحقیق، برای تشخیص زیرحوضه‎های همگن هیدرولوژیکی، از شاخص‎های هیدرواقلیمی و فیزیکی استفاده شد. تحلیل عاملی برای کاهش ابعاد متغیرها به‌طور جداگانه برای شاخص‌های اقلیمی، هیدرولوژیکی و فیزیکی انجام شد و سرانجام با استفاده از الگوریتم خوشه‌بندی فازی (FCM) و روش خوشه‌بندی سلسله مراتبی (HCA) زیرحوضه‌های همگن شناسایی شدند. نتایج تحلیل عاملی نشان داد که از بین شاخص‌های اقلیمی، شاخص‌های طول دوره سرد، طول فصل رشد، بیشترین بارش پنج روزه، میانگین دمای بیشینه و شاخص روزهای گرم و از بین شاخص‌های هیدرولوژیکی، شاخص‌ درصد سطح گروه D هیدرولوژیک و شاخص سیل‌خیزی به‌عنوان شاخص‌های نهایی هیدرواقلیمی انتخاب شدند. همچنین، از بین پارامترهای فیزیکی شاخص‌های سطح حوضه، کشیدگی حوضه، میانگین طول زهکش‌ها و کل پستی و بلندی برای گروه‌بندی زیرحوضه‌ها انتخاب شدند. مقایسه نتایج روش‌های FCM و HCA نشان داد که تعداد خوشه‌های بهینه در دو روش با هم تفاوتی ندارند ولی نتایج طبقه‌بندی حوضه‌ها در هر خوشه در دو روش متفاوت است. در استفاده از متغیرهای هیدرواقلیمی شباهت دو روش طبقه‌بندی در خوشه‌های یکسان برابر با 25 حوضه و برای متغیرهای فیزیکی برابر با 27 حوضه است. نتایج طبقه‌بندی حوضه‌ها به‌وسیله پارامترهای هیدرواقلیمی در مقایسه با پارامترهای فیزیکی شباهت چندانی ندارد، به‌‌طوری که در روش FCM تعداد 17 زیرحوضه و در روش HCA تعداد 19 زیرحوضه، در طبقات مشابه قرار گرفته‌اند. با توجه به این‌که هیچ ارجعیتی برای پذیرش نتایج طبقه‌بندی حوضه‌ها به‌وسیله پارامترهای هیدرواقلیمی یا پارامترهای فیزیکی وجود ندارد، بنابراین، از ترکیب پارامترهای نهایی هیدرواقلیمی و فیزیکی برای طبقه‌بندی استفاده شد. نتایج طبقه‎بندی حوضه‌ها با ترکیب پارامترهای هیدرواقلیمی و فیزیکی نشان داد که تعداد 33 زیرحوضه از 38 زیرحوضه در هر دو روش FCM و HCA در خوشه‌های مشابه قرار گرفته‌اند. همگن‌بندی زیرحوضه‌های کرخه بر اساس ترکیبی از متغیرهای فیزیکی و هیدرواقلیمی آشکار کرد که مناطق شمالی در طبقه سه، مناطق مرکزی (از شرق تا غرب) در طبقه دو و مناطق جنوبی حوضه در طبقه یک قرار گرفته‌اند. به‌طور ذاتی، این زیرحوضه‌ها به هم شبیه بوده و از نظر آبخیزداری عملیات مدیریتی و حفاظتی یکسانی را نیز می‌طلبند.