بررسی وجود آشوب در جریان رود در مقیاس های زمانی گوناگون

محورهای موضوعی : مقالات برگرفته از پایان نامه

محمود رضا شقاقیان ¹ (نویسنده)
ناصر طالب بیدختی ² (نویسنده)

تاریخ دریافت : 1394/10/20 تاریخ پذیرش : 1394/10/20 تاریخ انتشار : 1388/07/01

کلید واژه: جریان رود, مقیاس زمانی, رفتار تصادفی و آشوبی و بعد همبستگی,

چکیده مقاله :

ممکن است گاهی اوقات برای بررسی تاثیر جریان در انتقال نقطه ای ته نشست ها، یا انتقال آنی آلودگی ها، مجبور به استفاده از تغییرات جریان در مقیاس ثانیه ای باشیم. در مقابل، ممکن است گاهی برای برخی طراحی ها نیاز به بررسی جریان در مقیاس صد سال و یا بیش تر داشته باشیم. شناسایی ویژگی های مشترک در مقیاس های گوناگون زمانی و مکانی در رودخانه ها یکی از چالش های مهم آبشناسی در سال های اخیر بوده است. از آنجا که متغیرهای زیادی بر این پدیده اثر می گذارند، از این رو اغلب نگرشی تصادفی به این پدیده بوده و بیش تر مطالعات به این سمت هدایت شده اند. مطالعات اخیر نشان داده اند که با بکارگیری تحلیل های معین غیرخطی و آشوبی پویا می توان به گونه ی تقریبی جریان رود را حاصل از یک گروه فرایند محدود غالب فرض نمود. با صرفنظر کردن از دیدگاه اخیر، این مطالعه سعی در بررسی رفتار فرایند جریان رود در مقیاس های زمانی گوناگون داشته و با تحلیل جریان رود آنکوپاگر در چهار مقیاس 15 دقیقه ای، ساعتی، روزانه و هفتگی به بررسی مقیاس زمانی در رفتار فرایند رود مزبور پرداخته است. در این جا برای مقایسه ی رفتار رود در مقیاس های گوناگون از شاخص بعد همبستگی استفاده شده است. تحلیل های انجام گرفته نشان می دهند که جریان در مقیاس های زمانی کوچک (15 دقیقه ای) رفتاری کاملا آشوبی، در مقیاس های زمانی بزرگ (هفتگی) رفتار ی کاملاً تصادفی و در مقیاس های میانی رفتاری بین این دو از خود نشان می دهد.
 

چکیده انگلیسی:

In geophysics, especially river engineering, any processes may be considered occurring in several time scales. For example, while sediment or contaminant transport is studied, it is preferred to follow the problem in each second. On the other hand, the unstable morphology of a river is a problem of decades and centuries. Identification of the presence of scaling in the river flow processes has been a challenging problem in hydrology. While large number of unidentified dominant variables affect river flow, it is common to consider it as a stochastic process. However, recent studies indicate that by employing nonlinear deterministic and chaotic dynamic concepts, the river flow process could easily become an outcome of a deterministic system with only a few dominant variables. This paper attempts to investigate river flow in four time scales (15 minute, hourly, daily and weekly) utilizing the flow data recorded for the Uncompahgre River in Colorado, USA. The correlation dimension was used as an indicator to distinguish between chaotic and stochastic behavior. It is concluded that the flow was completely chaotic in small time scales (15 min), while it tended to be more stochastic in large time scales.