پهنه‌بندی شاخص کیفی سنگ در ساختگاه سد سمیلان، براساس گسل‌ها و شبکه عصبی خودسازمانده
پهنه‌بندی شاخص کیفی سنگ در ساختگاه سد سمیلان، براساس گسل‌ها و شبکه عصبی خودسازمانده
امین حسین‌مرشدی*1 و حسین معماریان1
تاریخ دریافت: 23/ 08/ 1389
تاریخ پذیرش: 11/ 12/ 1389
چکیده
پهنه‌بندی، یکی از مباحث مهم، در علوم‌زمین به شمار میآید. در پهنه‌بندی، یک محدوده به چند بخش یا پهنه مجزا تقسیم و در نهایت از ترکیب نتایج پهنههای مختلف، یک مدل واحد حاصل میشود. در این مطالعه، از روش‌های خوشه‌بندی برای پهنه‌بندی سد سمیلان استفاده شده است. تعداد بهینه خوشهها براساس متغیر ژئوتکنیکی (لوژون و شاخص کیفی سنگ) و مقادیر شاخص‌گذاری شده سنگ‌شناسی و درجه اهمیت ساختگاه سد سمیلان تعیین شده است. براساس رتبه‌بندی 7 شاخص اعتبارسنجی خوشه‌بندی، تعداد بهینه خوشهها برابر با 4 بهدست آمد. در این مقاله، از روش خوشه‌بندی براساس شبکه عصبی خودسازمانده، به‌همراه نحوه قرارگیری گسل‌ها، برای پهنه‌بندی استفاده شده است. در حالت اول، براساس گسل‌ها، پهنه به 4 بخش تقسیم شد که نوعی پهنه‌بندی دوبعدی است که این پهنه‌بندی در ژرفا‌های مختلف، یکسان و مستقل از بعد سوم (ژرفا) بوده و هر گمانه به‌یک پهنه اختصاص داده شد. در حالت دوم، از روش نقشه خودسازمانده (SOM) که نوعی شبکه عصبی با قابلیت خوشه‌بندی است، استفاده شد. داده‌های ورودی این شبکه، شامل 3 متغیر جهتی (X,Y,Z)، متغیر ژئوتکنیکی (لوژون و شاخص کیفی سنگ)، مقادیر شاخص‌گذاری سنگ‌شناسی و درجه اهمیت ساختگاه سد سمیلان است. در مرحله بعد، 7 متغیر ورودی بهصورت بهنجارشده (در دامنه 0 تا 1) برای آموزش وارد شبکه شده و خروجی شبکه براساس شاخص‌های اعتبارسنجی خوشهها، داده‌ها به‌چهار پهنه (خوشه) مجزا اختصاص داده شد. سپس برای تعیین توزیع فضایی شاخص کیفی سنگ، اطلاعات مرتبط به واریوگرافی و ناهمسانگردی در هر چهار پهنه برای دو حالت محاسبه شد. مبنای خوشه‌بندی صحیح، بیشترین تفاوت بینخوشهای و بیشترین تشابه درون‌خوشهای است. برای بررسی و اعتبارسنجی دو حالت خوشه‌بندی، از شاخص کیفیت خوشه‌بندی استفاده شد. شاخص کیفیت خوشه‌بندی بهصورت مجموع اختلاف میانگین بین هر دو خوشه تقسیم بر مجموع انحراف معیار خوشهها تعریف شد که مقادیر بیشینه این شاخص، معرف کیفیت بهتر خوشه‌بندی است. در این بررسی مشخص شد که خوشه‌بندی با استفاده از شبکه عصبی خودسازمانده، کیفیت بالاتری نسبت به‌خوشه‌بندی بر اساس گسل‌ها دارد.
کلیدواژه‌ها: پهنه‌بندی، اعتبارسنجی خوشه‌بندی، شاخص کیفی سنگ، شبکه عصبی خودسازمانده، ناهمسانگردی، سد سمیلان، ایران.
*نویسنده مسئول: امین حسین‌مرشدی؛ morshedy@ut.ac.ir E-mail:
1دانشکده فنی، دانشگاه تهران، تهران، ایران.