نگرشی چند فراکتالی به زنجیره ی زمانی جریان سیلابی رود قره آغاج

فصلنامه علمی مهندسی منابع آب

مقاله 7، دوره 5، شماره 12، فروردین و اردیبهشت 1391، صفحه 97-112   

نویسندگان

محمد هادی فتاحی^{* 1}؛ ناصر طالب بیدختی²؛ احسان نیکویی³

¹استادیار گروه مهندسی عمران، دانشگاه آزاد اسلامی واحد مرودشت

²استاد دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه شیراز

³دانشجوی دکترای مهندسی عمران دانشگاه شیراز

تاریخ دریافت: 17 دی 1394،  تاریخ پذیرش: 17 دی 1394 

چکیده

همواره این سؤال که آیا رفتار فرآیند های طبیعی را در بی نظمترین حالات خود می توان تحلیل کرد وجود داشته است. ماهیت انطباق پذیر روشهای غیر خطی بر طبیعت این فرایندها باعث گردیده است تا آنها را به کارامدترین ابزار برای تحلیل رفتارهای طبیعت مبدل سازند. در این پژوهش در نگرشی چند فراکتالی به بررسی رفتار جریان رود در زمان سیلاب پرداخته ایم. روشی جدید برای ت جزیه و تحلیل چند فراکتال جریان رود ارائه شده است. در این روش به جای استفاده از زنجیره ی اصلی جریان در تشکیل طیف لژاندر از ضرایب موجک آن استفاده می شود. کاربرد این روش در کنار حذف پراش از محتوای علامت جریان باعث گردیده تا تجزیه و تحلیل چند فراکتال جهت بررسی رفتار رود با کیفیت بسیار بالاتر نسبت به مطالعات پیشین انجام شود. 40 سال داده های مربوط به میانگین ماهانه بده ی رود قره آغاج در سه ایستگاه برای این تجزیه و تحلیل در نظر گرفته شده است. نتایج حاصل بر دو نکته تأکید دارند. اول آن که حذف پراش از محتوای علامت به طرز معناداری بر آشکار شدن الگو های چند فراکتال زنجیره های جریان اثر دارد. نتیجه ی مهمتر آن که رفتار جریان رود در بستر زمان اصولأ چند فراکتال است، اما بی نظمیهای موضعی مانند سیلاب باعث می گردند تا رود رفتاری تک فراکتال از خود بروز دهد، گویی که این تغییر رفتار، عکس العمل رود به تغییر شرایط پایدارخود می باشد.
 

کلیدواژه‌ها

تجزیه و تحلیل چند فراکتال؛ پراش؛ طیف تکینگی؛ طیف چند فراکتال؛ جریان رود

مراجع

1. P.P. Dimitru, E.M. Scordilis, V.G.Karacostas. Multifractal analysis of Arena,Greece seismicity with potentialimplications for earthquake prediction.Natural Hazard. 21 (2000) 271-295.

2. M.H. Fattahi, N. Talebbeydokhti, G.R.Rakhshandehroo, A. Shamsai and E.1 anomaly

Nikooee. Fractal assessment of waveletbased techniques for improving the

predictions of the artificial neural network.Journal of Food, Agriculture &Environment, Vol. 9 issue 1 (2011) 719-724.

3. M.B. Geilikman, T.V. Golubeva, V.B.Pisarnko. Multifractal patterns ofseismicity. Earth planet Sci. Lett. 99 (1990)127-132.

4. M.A. Ghorbani, O. Kisi, M. Aalinejad. Aprobe into the chaotic nature of dailystreamflow time series by correlationdimension and largest Lyapunov methods.Applied Mathematical Modelling 34 (2010)4050–4057

5. P. Ivanov, L. Amaral, A. Goldberger, S.Halvin, M. Rosenblum, Z. Struzik and H.Stanly. Multifractality in human heartbeatdynamics. Nature 6(1999) 461-465.

6. A.R. Keshavarzi, A.N. Ziaei, E. Homayounand A. Shiravani. Fractal-Markovin scalingof turbulent bursing process in open channelflow. Chaos, Solitons & Fractals. 25(2005)307-3180.

7. E. Koscielny- Bunde, J.W. Kantehardt, P.Braun, A. Bunde and S. Havlin. Long termpersistence and multifractality of riverrunoff records. Journal of Hydrology.322(2006) 120-137.

8. B.B. Mandelbrot. How long is the coast ofBritain? Statistical self-similarity andfractional dimension Science, 156(1967)636-638.

9. M.N. Novak. Emergent nature: patterns,growth and scaling in the sciences infractals and beyond world scientific. 1998.

10. G. Pandey, S. Lovejoy and D. Schertzer.Multifractal analysis of daily river flowsincluding extremes for basins of five to twomillion square kilometers, one day to 75days. Journal of Hydrology. 208(1998) 62-81.

11. M. Rodziejewski and W. Kundzewicz.Fractal analysis of flow of Warta. Journal ofHydrology. 200(1997) 280-294.

12. P. Shang and S. Kamea. Fractal nature oftime series in the sediment transportphenomenon. Chaos, Solitons & Fractals.26(2005) 997-1007.

13. M.S. Movahed and E. Herminas. Fractalanalysis of river flow fluctuations. PhysicaA. 387(2008) 915-932.

14. B. Sivakumar. Chaos theory in geophysics:past, present and future. Chaos, Solitons &Fractals. 19(2004) 441-462.

15. R. Weitkunat. Digital. Biosignal.Processing. Elsevier. Amsterdam. 1991.

16. J. Bassingwaighte, L. Liebovitch and B.West. Fractal physiology. OxfordUniversity press. New York. 1994.