تطوير نموذج هيدرولوجي هجين لتمثيل الجريان السطحي باستخدام (SCS-CN) وخوارزمية (Random Forest) في حوض وادي آر حمه

الملخص

  يهدف هذا البحث إلى تطوير إطار نمذجة هيدرولوجية هجين يجمع بين نموذج رقم المنحنى (SCS-CN) وتقنيات التعلم الآلي، بهدف تحسين دقة تقدير الجريان السطحي في حوض وادي آر حمه البالغة مساحته (43.6 كم²). اعتمدت الدراسة على التحليل المكاني لمجموعة من المتغيرات الطبيعية المؤثرة في الاستجابة الهيدرولوجية، شملت استعمالات الأرض، والمجاميع الهيدرولوجية للتربة، وخصائص الانحدار. أظهرت النتائج أن التربة السائدة في الحوض تنتمي إلى المجموعة الهيدرولوجية (B)، وتمتاز بكونها تربة بنية حمراء متوسطة إلى ضحلة العمق، مكونة من الغرين والحصى، وبنفاذية متوسطة. كما بين تحليل الخصائص التضاريسية أن الارتفاعات تتراوح بين (107–187 م) فوق مستوى سطح البحر، في حين تتباين درجات الانحدار بين (0–12.21°)، مما يعكس طبيعة تضاريسية معتدلة تسهم في التحكم بسرعة الجريان السطحي وتباينه المكاني.

تم تطبيق نموذج (SCS-CN) بصيغته التقليدية، ثم جرى تطوير نموذج محسن باستخدام خوارزمية (Random Forest) لإعادة تقدير قيم رقم المنحنى استناداً إلى المتغيرات البيئية. وأظهرت نتائج المقارنة بين النموذجين وجود فروق مكانية تراوحت بين (-21) و(+19)، بما يشير إلى تحسن واضح في تمثيل التباين المكاني للاستجابة الهيدرولوجية عند اعتماد النموذج الهجين. كما تبين أن (62.2%) من مساحة الحوض تقع ضمن فئة الاستجابة المتوسطة (27.1 كم²)، مقابل (26.4%) للاستجابة المنخفضة (11.5 كم²)، و(11.4%) للاستجابة المرتفعة (5 كم²).

تؤكد النتائج أن دمج تقنيات التعلم الآلي مع نموذج رقم المنحنى التقليدي يسهم في تعزيز دقة تمثيل الاستجابة الهيدرولوجية للأحواض المائية، من خلال إدماج التأثيرات المكانية للمتغيرات الطبوغرافية والبيئية ضمن عملية النمذجة. وتبرز أهمية هذا النهج في دعم دراسات تقدير الجريان السطحي وتخطيط إدارة الموارد المائية، لا سيما في المناطق المعرضة لمخاطر السيول.