استفاده از گزارش شهروندان در پیش‌بینی سیلاب شهری با رویکرد یادگیری ماشین و داده تاریخی بارش (مطالعه مورد: شهر قم)

نویسندگان

1 پردیس بین‌المللی کیش دانشگاه تهران، کیش، ایران.

2 نویسنده مسئول، دانشکده محیط زیست، دانشگاه تهران، تهران ایران.

3 دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی، دانشکده فناوری کشاورزی (ابوریحان)، دانشگاه تهران، تهران، ایران.

doi
10.22059/jwim.2025.396294.1235
چکیده

پژوهش حاضر با هدف توسعه روشی علمی و کاربردی برای پیش‌بینی سیلاب‌های شهری، از گزارش‌های مردمی و داده‌های ماهواره‌ای بارش بهره گرفته‌است. محدوده شهر با استفاده از یک شبکه مربعی با فواصل 3000 متر تقسیم و نقاط برخورد خطوط شبکه به‌عنوان ایستگاه برداشت بارندگی انتخاب شدند. روزهای تر، خشک و عادی براساس گزارش‌های شهروندان و مشاهده بارش، دسته‌بندی گردیده و مدل‌های یادگیری ماشی شامل ماشین بردار پشتیبان، رگرسیون لجستیکی و جنگل تصادفی آموزش داده شدند. نتایج نشان داد که مدل جنگل تصادفی با دقت 98 درصد و امتیاز F1، 66 درصد در شناسایی رویدادهای سیلاب، برترین مدل می‌باشد. با توجه به اقلیم نیمه‌بیابانی منطقه موردمطالعه (شهر قم) و خسارت‌های غیرجانی سیلاب، تأکید ارزیابی مدل‌ها بر دقت در شناسایی درست موارد سیلاب جهت افزایش اطمینان و عدم ایجاد تشویش در جامعه به‌دلیل هشدارهای نادرست است. براساس تحلیل مهم‌ترین ویژگی‌ها، ایستگاه‌های 1 و 23 به‌عنوان مکان‌های کلیدی برای نصب تجهیزات بارش شناخته شدند. سپس، نمودار آستانه بارش بحرانی برای پیش‌بینی وقوع سیلاب ترسیم شد و در اعتبارسنجی با داده‌های واقعی، آستانه بحرانی سیلاب با سطح احتمال 90 درصد روشی قابل درک برای پیش‌بینی سیلاب شناخته شد. بارش‌های بالای آستانه منجر به وقوع سیلاب شهری شده، درحالی‌که مقادیر پایین نمودار موارد بی‌خطر محسوب می‌شوند. این رویکرد، ابزار مؤثری در سیستم‌های هشدار سریع است و می‌تواند در مدیریت بحران شهری، از خسارت‌های مالی و جانی جلوگیری کند.