تحلیل جریان رودخانۀ کارون در سه مقیاس روزانه، ماهانه، و فصلی با استفاده از شاخص‌های نظریۀ آشوب

Abstract

نظریة آشوب ابزاری مناسب برای تحلیل داده‏های دبی جریان رودخانه‏ها درنظر گرفته می‏شود. به دلیل ماهیت دینامیک و غیرخطی جریان رودخانه‏ها، یکی از چالش‏های مهمْ تشخیص رفتار جریان در مقیاس‏های زمانی مختلف است. در تحقیق حاضر، به منظور بررسی آشوب‏پذیری دبی جریان رودخانة کارون در سه مقیاس زمانی روزانه، ماهانه، و فصلی، از آمار 45ساله (1346- 1390) ایستگاه هیدرومتری ملّاثانی استفاده شده است. برای تعیین آشوبناکی جریان، سه روش‏ـ 1. بازسازی فضای فاز؛ 2. بُعد همبستگی؛ 3. بزرگ‏ترین نمای لیاپانوف‏ـ به‏کار رفته است. به منظور برآورد دو پارامتر زمان تأخیر و بُعد محاط، از روش میانگین اطلاعات متقابل و روش نزدیک‏ترین همسایة کاذب استفاده شده است. نتایج حاکی از آن است که در مقیاس ماهانه، به دلیل بُعد همبستگی غیرصحیح (704_/2)، دبی جریان رودخانه آشوبناک و پیش‏بینی‏شدنی است. مقادیر بزرگ‏ترین نمای لیاپانوف برای مقیاس‏های روزانه، ماهانه، و فصلی به‏ترتیب 0017_/0، 0093_/0، و 0334_/0 به‏دست آمده است. مثبت‏بودن این مقادیر نیز نشان‏دهندة آشوب و حساسیت نسبت به شرایط اولیة سیستم است. در مقیاس‏های روزانه و فصلی، روند تغییرات بُعد همبستگی در برابر بُعد محاط نشان داد که رفتار جریان تصادفی است و بنابراین جریان رودخانه پیش‏بینی‏نشدنی است.