تعیین حوزه‌‏های آبخیز همگن با استفاده از الگوریتم جستجوی موجودات هم‌‏زیست

استفاده از الگوریتم‏‌های فرا‌ ابتکاری در علوم مختلف به‌طور روز افزون در حال گسترش است. کاربرد آن‏‌ها در شناخت و مدل‏‌سازی پدیده‏‌های طبیعی نظیر سیل و خشکسالی به لحاظ طبیعت و مکانیسم پیچیده و تعامل غیر‏خطی عوامل موثر بر آن نمونه‏‌ای از توانایی و پتانسیل این الگوریتم‌‏ها در هیدرولوژی می‌‏باشد. در این مقاله، نخست به معرفی الگوریتم جستجوی موجودات هم‏‌زیست پرداخته می‌‏شود و در ادامه کاربرد آن در بهینه‌‏سازی سامانه‏‌های فازی و با هدف یافتن ناحیه اثر ایستگاه‌‏های واقع در حاشیه جنوبی دریای خزر مورد بحث قرار می‏‌گیرد. این حوضه سالیانه شاهد وقوع سیلاب‏‌های مخرب بوده و متعاقبا صدمات جانی و مالی بوده است. یافته‏‌های این پژوهش برای برآورد سیلاب حوضه و متعاقبا طراحی سازه‌‏های کنترل سیلاب استفاده می‌‏شود. تعداد 61 ایستگاه آب­‌سنجی واقع در این منطقه در ‏نظر گرفته شده، مشخصات فیزیکی، اقلیمی و هیدرولوژیک آن‏‌ها شامل مساحت، محیط، ارتفاع کمینه، ارتفاع بیشینه، ارتفاع متوسط، شیب متوسط، طول آبراهه اصلی، شیب آبراهه اصلی، طول مستطیل معادل، عرض مستطیل معادل، عامل فرم، ضریب شکل، ضریب گراولیوس، ضریب گردی، ضریب فشردگی و بارش متوسط سالیانه تعیین شده است. طبق نتایج حاصل از آزمون تحلیل مولفه‌­های اصلی از بین 16 پارامتر مورد بررسی، مساحت، ارتفاع متوسط، ضریب شکل و ضریب گراولیوس حوضه به­‌همراه بارندگی متوسط حوضه به‌‏عنوان مهمترین عوامل برای آزمون همگنی هستند. این عوامل به‌‏عنوان ورودی سامانه فازی استفاده شد که منجر به تولید نواحی همگن شد. الگوریتم جستجوی موجودات هم‌‏زیست برای بهینه‌‏سازی این گروه‌های همگن و طی فرایند‏های تکراری به‌­کار گرفته شد. در نهایت، عملکرد الگوریتم و صحت و سقم این نتایج به‌­دست آمده با استفاده از آماره ناهمگنی گشتاور خطی ارزیابی شد. بدین‌­ترتیب، تعداد 61 ناحیه اثر که بیانگر نواحی همگن برای هر یک از 61 حوضه مورد مطالعه است، به­‌دست آمد. نتایج این مطالعه بیانگر کارایی روش پیشنهادی در تعیین ناحیه اثر حوزه‏‌های آبخیز منطقه دارد. پراکنش جغرافیایی ناحیه اثر ایستگاه‏‌ها (ایستگاه‏‌های همگن با ایستگاه هدف) نشان می‌‏دهد که مجاورت جغرافیایی الزاما دلالت بر همگنی حوضه‏‌ها ندارد.