تحلیل پارامترهای رودخانه با استفاده از شاخص های مبتنی بر نظریه آشوب (مطالعه موردی: دبی جریان رودخانه زاینده رود)

Abstract

تحلیل پارامترهای هیدرولوژیک رودخانه در مقیاس‌های کوتاه‌مدت و بازه‌ بلند‌مدت زمانی، نقش به‌سزایی در مطالعات تولید و ذخیره‌سازی انرژی برقابی، کنترل سیلاب و خشکسالی دارد. در این پژوهش، با به‌کارگیری شاخص‌های آشوبی، وضعیت دینامیک سری زمانی جریان و تأثیر مقیاس زمانی بر رفتار جریان رودخانه زاینده‌رود طی 43 سال (92-1350) ارزیابی گردیده است. داده‌های ایستگاه‌های هیدرومتری اسکندری، قلعه شاهرخ، پل زمانخان و پل کله در رودخانه زاینده‌رود در دو مقیاس زمانی روزانه و 10 روزه مورد بررسی قرار گرفتند. با استفاده از شاخص ﺑُﻌﺪ ﻫﻤﺒﺴﺘﮕﯽ، اﻣﮑﺎن وﺟﻮد آﺷﻮب در دﺑﯽ رودخانه ﺑﺮرﺳـﯽ شد. طبق نتایج، در مقیاس روزانه، برای ایستگاه‌های اسکندری، قلعه شاهرخ، پل زمانخان و پل کله، ﻣﻘﺪار غیر صحیح ﺑُﻌﺪ ﻫﻤﺒﺴـﺘﮕﯽ به ترتیب برابر 34/3، 6/3، 77/3 و 84/3 است که نشان از آشوبی بودن جریان در این ایستگاه‌ها دارد. با افزایش مقیاس زمانی به 10 روزه، دبی جریان در تمام ایستگاه‌ها رفتاری تصادفی پیدا می-کند. با استفاده از آزمون نمای لیاپانوف، ﺣﺴﺎﺳﯿﺖ سیستم ﺑﻪ ﺷﺮاﯾﻂ اوﻟﯿﻪ به عنوان یک مشخصه سیستم‌های آشوبناک، بررسی شد. بزرگ‌ترین نمای لیاپانوف به‌دست آمده در هر چهار ایستگاه در دو مقیاس روزانه و 10 روزه مثبت به‏دست آمده است. در ادامه، از نمای هرست برای بررسی فرایند تصادفی داده‌ها در مقابل غیرتصادفی بودن آنها استفاده شد. با توجه به مقایسه شاخص‌های دینامیک غیرخطی، به نظر می‌رسد که بُعد همبستگی معیاری دقیق‌تر جهت تشخیص آشوبناکی در سیستم‌های غیرخطی می‌باشد.