پژوهش های کاربردی مهندسی آب

پژوهش های کاربردی مهندسی آب

پهنه بندی خطر سیلاب با استفاده از رویکرد مبتنی بر یادگیری ماشین (مطالعه موردی: حوضه آبریز ناورود-استان گیلان)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران.
2 گروه مهندسی آب ، دانشکده کشاورزی، دانشگاه گیلان، رشت، ایران
10.22034/arwe.2026.2075763.1046
چکیده
تهیه نقشه حساسیت سیلاب نخستین گام در برنامه مدیریت سیلاب است. هدف از این پژوهش تهیه نقشه حساسیت سیلاب با استفاده از دو مدل یادگیری ماشین جنگل تصادفی (RF) و ماشین بردار پشتیبان (SVM) در حوزه آبخیز ناورود در استان گیلان بود. از بین 683 رخداد سیلاب،70% (466 رخداد سیل) به‌منظور مدل‌سازی و 30% (200 رخداد سیل) به منظور اعتبارسنجی استفاده شد. با بررسی مطالعات قبلی و پیمایش منطقه موردمطالعه 10 عامل مؤثر به‌منظور پهنه‌بندی سیلاب شامل فاصله از آبراهه، تراکم زهکشی، جهت جریان، شیب، جهت شیب، بارش، رقوم ارتفاعی، کاربری اراضی و زمین‌شناسی انتخاب شد. نتایج آنالیز حساسیت نشان داد که سه فاکتور تراکم زهکشی، زمین‌شناسی و کاربری اراضی به ترتیب بیشترین تأثیر را در سیل گیری منطقه موردمطالعه دارند. بیشترین مساحت حساسیت به سیل در مدل RF مربوط به طبقه کم و در مدل SVM مربوط به طبقه متوسط است. مدل SVM با مقدار AUC برابر 97/0 دقت بیشتری نسبت به مدل RF با مقدار AUC برابر93/0 در تعیین مناطق حساس به سیل دارد. هم‌چنین مدل SVM با توجه به آماره‌های ارزیابی RMSE و R2 به ترتیب با مقادیر 22/0 و 92/0 دقت بیشتری نسبت به مدل RF با مقادیر 26/0 و 89/0 دارد. مناطق پایین‌دست و نزدیک خروجی حوزه آبخیز به دلیل ارتفاع و شیب کمتر دارای حساسیت بیشتری نسبت به سیل می‌باشد. نقشه‌های پهنه‌بندی سیلاب تولیدشده با مدل SVM دقت بالاتری از خود نشان داد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Flood Susceptibility Zoning Using a Machine LearningDriven Approach (Case Study: Navrood Basin-Gilan Province)

نویسندگان English

Masoomeh Yeganeh 1
Aylar Khorsha 2
Somaye Janatrostami 2
1 Department of Water Engineering, Faculty of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
2 Department of Water Engineering, Faculty of Agricultural Sciences, University of Guilan, Rasht, Iran
چکیده English

Today, the flood phenomenon is one of the most complex hazardous events that, more than any other natural disaster, causes human and financial losses and agricultural land destruction every year in different parts of the world; therefore, preparing a flood sensitivity map is the first step in a flood management program. The aim of this study was to identify flood-sensitive areas using two machine learning models: Random Forest (RF) and Support Vector Machine (SVM) in the Navrud watershed in Gilan province. A map of the distribution of past floods was prepared in order to predict future floods. Out of 683 flood events, 70% (466 flood events) were used for modeling and 30% (200 flood events) were used for validation. By reviewing previous studies and surveying the study area, 10 effective factors were selected and prepared for flood zoning, including distance from the watercourse, drainage density, flow direction, slope, slope direction, precipitation, elevation, land use, and geology. The results of the sensitivity analysis showed that the three factors of drainage density, geology and land use have the greatest impact on the flooding of the study area, respectively. Also, the results of the model output evaluation showed that the AUC value in the SVM and RF models was 0.97 and 0.93, respectively, which indicates the superiority of the RF model and its greater accuracy in preparing a flood sensitivity map in the study area. The largest flood sensitivity area in the RF model is related to the low class and in the SVM model to the middle class.

کلیدواژه‌ها English

Random forest Algorithm
Support vector machine
Flood Zoning
Navrod Basin

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 06 اسفند 1404

  • تاریخ دریافت 03 آبان 1404
  • تاریخ بازنگری 27 بهمن 1404
  • تاریخ پذیرش 06 اسفند 1404