بخشی از مقاله
چکیده
به منظور پیش بینی صحیح داده های آینده سری نیاز به ایجاد مدلی مناسب بین داده های مشاهداتی قبل یا همان سری زمانی موجود می باشد. . یکی از فرضیات اساسی در مدلسازی سریهای زمانی هیدرولوژیکی ایستا بودن سری زمانی است. این در حالی است که بسیاری از سریهای هیدرولوژیکی بنا به دلایل مختلف مانند روند، ناایستا هستند.
روشهای مختلفی جهت آزمون ایستایی سری زمانی ارائه شده که مهمترین و رایج ترین روشها سه روش KPSS و ADF و PP است. در این تحقیق ایستایی رودخانه ساریسو واقع در ماکو در استان آذربایجان غربی توسط نرم افزار مورد تحلیل قرار گرفت که نتیجه آن توسط آزمون های مختلف دلالت بر ایستا بودن سری زمانی دبی در دوره های سالیانه ، ماهیانه و هفتگی می باشد.
مقدمه
یک سری زمانی مجموعه مشاهداتی است که بر حسب زمان مرتب شده باشند. داده هایی که از مشاهدات یک پدیده در طول زمان بدست می آیند بسیار متداول هستند. در کسب و کار و اقتصاد، قیمت سهام در بازار بورس، شاخصهای قیمت ماهانه، ارقام فروش سالانه و غیره را مشاهده می کنیم. در هواشناسی بیشترین و کمترین درجه حرارت روزانه، باران سالانه و شاخصهای خشکسالی و سرعتهای باد در ساعات مختلف را مشاهده می کنیم. در کشاورزی ارقام سالانه مربوط به محصول و تولید دام، فرسایش خاک و فروش صادرات را ثبت می کنیم. در علوم بیولوژیکی فعالیت الکتریکی قلب را در فواصل یک هزارم ثانیه مشاهده می کنیم.
اساس بسیاری از تصمیم گیری ها در فرآیند های هیدرولوژیکی وتصمیمات بهره برداری از منابع آب بر پایه پیش بینی وتحلیل سری های زمانی می باشد. به عنوان مثال بهره برداری در زمان واقعی از مخازن سدها نیازمند آگاهی از آورد جریان ورودی به مخزن در آینده می باشد که این امر به وسیله پیش بینی سری زمانی جریان رودخانه امکان پذیر است. از سوی دیگر کمبود اطلاعات در بسیاری از زمینه ها وتحلیل های فرآیند های هیدرولوژیکی ، منجر به ارائه روشهایی جهت تولید داده های مصنوعی از روی اطلاعات مشاهداتی است. در سال های اخیر ترکیب فرآیندهای فیزیکی به صورت مدل های مفهومی با مدل های آماری اساس بسیاری از روشهای جدید پیش بینی وتحلیل سری های هیدرولوژیکی بوده است.
فهرست زمینه هایی که در آن سری زمانی مشاهده شده و تجزیه و تحلیل می شود بی پایان است. می توان گفت که بیشتر شاخه های علوم منجر به مطالعه داده هایی که به شکل سریهای زمانی رخ می دهند، می شود.
تجزیه و تحلیل سری های زمانی به طور نظری و عملی از زمان شروع کار اصلی جورج.ای.پی.باکس و ام.جنکینس در سال 1970تحت عنوان "تجزیه و تحلیل سری های زمانی ، پیش بینی و کنترل "به سرعت توسعه پیدا نمود. به طول معمول دوهدف در تجزیه و تحلیل سری های زمانی دنبال می گردد:
-1 درک یا به مدل در آوردن مکانیسم تصادفی که منجر به مشاهده سری می شود. -2 پیش بینی مقادیر آینده سری هر چند توصیف رفتار یک سری زمانی از لحاظ تغییرات موضعی و دراز مدت در آن یا مطالعه وابستگی های موجود بین عناصر سری از بررسی های متداولی است که روی سری های زمانی انجام می شود اما می توان گفت مهمترین هدف از تحلیل پیش بینی مقادیر آینده سری زمانی می باشد.
به منظور پیش بینی صحیح داده های اینده سری نیاز به ایجاد مدلی مناسب بین داده های مشاهداتی قبل یا همان سری زمانی موجود می باشد. : یکی از فرضیات اساسی در مدلسازی سریهای زمانی هیدرولوژیکی ایستا بودن سری زمانی است. این در حالی است که بسیاری از سریهای هیدرولوژیکی بنا به دلایل مختلف مانند روند، ناایستا هستند
روشهای مختلفی جهت آزمون ایستایی سری زمانی ارائه شده که مهمترین و رایج ترین روشها دو روش KPSS و ADF است. روش ADF یا روش آزمون ریشه واحد ، توسط دیکی و فولر - 1979 - و روش KPSS توسط کوویاتکوفسکی و همکاران - 1992 - در مطالعات اقتصادی ارائه و مورد استفاده قرار گرفتهاند. وانگ و همکاران - 2005 - روند و ایستایی رودخانههای غرب اروپا را بررسی کردند.
خلیلی و همکاران - 1389 - روند و ایستایی جریان رودخانه شهرچای ارومیه را با استفاده از دو روش KPSS و ADF بررسی کردند.
نتایج این تحقیق نشان داد که سریهای سالانه دبی جریان، از دو روش ADF و KPSS در سطح معنیداری 5 درصد ایستاست. برای سریهای ماهانه جریان در روش KPSS سری ایستا بوده و در روش ADF در تاخیر 5 سری ایستا بوده و در تاخیر 16 سری در سطح معنیداری 1و5 درصد ناایستا و در سطح معنیداری 10 درصد ایستاست.
برای سریهای یک سوم ماه و روزانه با هر دو روش ADF و KPSS در تمام تاخیرها سری ایستاست. روشهای دیگری نیز جهت تحلیل ایستایی وجود دارد که به نظر می-رسد هنوز در هیدرولوژی و منابع آب استفاده نشده باشند. از این روشها میتوان به روش DFGLS و ERS که توسط الیوت و همکاران - 1996 - ارائه گردیده و روش PP که توسط فیلیپ و پرون - 1988 - ارائه شده اشاره کرد. در این تحقیق سعی شده جهت تحلیل ایستایی سریهای زمانی هیدرولوژیکی از نرمافزار که یک نرمافزار کاربردی در رشته اقتصاد میباشد استفاده شود.
مواد وروش ها
موقعیت منطقه مورد مطالعه
رودخانه ساریسو در استان اذربایجان غربی، شهرستان ماکو واقع شده که یک رودخانه فرامرزی به شمار می آید.این رودخانه از دریاچه ای به نام بلیک گلو در خاک ترکیه سرچشمه گرفته و از طریق تالاب یاریم قیه بازرگان در نزدیکی بازرگان وارد ایران می شود. و پس از عبور از روستای رند به رودخانه زنگبار منتهی می گردد. وسعت سطح حوضه آبریز 2406 کیلومتر مربع و در سال آبی 1378 تا 1379 که بحران خشکسالی در منطقه حاکم بود حداکثر دبی لحظه ای 9.2 متر مکعب بر ثانیه و مجموع دبی سالانه 2.21 میلیون متر مکعب برآورد گردیده است.
بکارگیری نرم افزار Eviews و استفاده از روش های موجود جهت تحلیل ایستایی
در این تحقیق از 15سال داده آماری ثبت شده در ایستگاه بازرگان استفاده شده است. روش های موجود در نرم افزار جهت آزمون ایستایی به قرار زیر می باشد:
در این تحقیق سری زمانی دبی جربان سالانه، ماهانه و هفتگی از طریق سه روش مورد آزمون قرار گرفته است.
نتایج و بحث
خروجی نرم افزارEviews برای آزمونهای ایستایی ازسه روش ، برای سری های زمانی سالانه، ماهانه و هفتگی به صورت زیر می باشد:
تحلیل سری زمانی سالانه
-1روش
از آزمون ریشه واحد که بصورت آزمون تعمیم یافته دیکی- فولر مطرح است می توان به منظور آزمون ایستایی یک سری زمانی بهره جست. در این روش آماره آزمون ADF یا در واقع همان t محاسبه شده متغیر تاخیری مورد نظر را با مقدار بحرانی مکینون - Mackinnon Critical Values - مقایسه می نماییم اگر مقدار بدست آمده کوچکتر از مقادیر بحرانی بود نتیجه میگیریم که متغیر مورد نظر ایستا می باشد.
با توجه به شکل بالا مقادیر بحرانی مکینون در سه سطح اطمینان %1 ، %5 ، و %10 از مقدار t محاسبه شده کمتر بوده لذا نتیجه می گیریم که سری زمانی سالانه با استفاده از این روش ناایستا می باشند.
-2روش
در این روش نیز آماره آزمون فیلپس پرون - - PP Test Statistic را با مقادیر بحرانی جدول مکینون به شیوه ای که در آزمون دیکی - فولر بیان گردید مورد قضاوت قرار می دهیم.
