بخشی از مقاله
چکیده
عملکرد هر پروژه آبی بستگی به پیشبینی وقایع هیدرولوژیکی در آینده دارد. در هیدرولوژی استفاده از مدلهای فیزیکی برای پیشبینی وقایع آینده مقدور نمیباشد وکمتر از آن استقبال شده است و غالبا از مدلهای مجرد که سیستم را بر اساس مفاهیم ریاضی تشریح میکند استفاده میشود. یکی از روشهای متداول در برآورد دبیها با دوره بازگشتهای مختلف، استفاده از توزیع های آماری است. در این تحقیق جهت بدست آوردن مناسبترین توزیعهای آماری در برآورد سری دبیها با دوره بازگشت مختلف، دبیهای حداکثر لحظهای و متوس سالانه از رودخانه خرمارود - تیل آباد - از دامنههای شمالی سلسله جبال البرز در شرق استان گلستان، درطی یک دوره آماری 30 ساله جمع آوری گردید و پس از آزمونهای همگنی و کفایت آماری، با استفاده از آزمون گرافیکی نرم افزار Smada و محاسبه مجموع مربعات باقی مانده - R.S.S. - ، ارزیابی ومورد مقایسه قرار گرفت. بر اساس نتایج بدست آمده از منحنی تجربی و مشاهدهای برای دبیهای حداکثر لحظهای، توزیع لوگ پیرسون نوع سوم با R.S.S.، - 25 - و برای دبیهای متوس سالانه، توزیع لوگ پیرسون نوع سوم و پس از آن پیرسون با R.S.S.، به ترتیب 1/16 - و - 1/9، بیشترین برازش و انطباق را نشان میدهند.
مقدمه
در هیدرولوژی نمیتوان زمان وقوع یک پدیده مانند سیلاب یا دبی مورد نظررا تعیین نمود، ولی میتوان نحوه وقوع حوادث قبلی را بررسی کرده و احتمال وقوع متوس آنها را بدست آورد. محاسبه احتمال وقوع متوس و یا دوره بازگشت متوس سیلابها و یا کم آبیها میتواند به حل مسائل زیادی کمک کند. برای مثال در طرحهای کنترل سیل، خسارت متوس سالانه سیلاب را محاسبه
نموده و همچنین طراحی ابعاد سازهها مانند سرریز سدها، ارتفاع دیوارههای سیل بند و دهانه پلها نیز با توجه به احتمال وقوع سیلابها و دبیهای مربوطه به آنها صورت میگیرد - مهدوی، . - 1388 اطلاعات و دادههایی که در گذشته ثبت شده اند به ما کمک خواهند کرد تا تعدادی پارامترآماری را بدست آورده و سپس از روی آنها اتفاقاتی را که ممکن است در آینده رخ دهد پیشبینی کنیم. در هیدرولوژی استفاده از مدلهای فیزیکی برای پیش بینی وقایع آینده مقدور نبوده وکمتر مورد استقبال قرارگرفتهاند و اغلب از مدلهای مجرد که سیستم را بر اساس ترمها و مفاهیم ریاضی تشریح میکند استفاده میشود. یکی از روشهای متداول در برآورد دبی با دوره بازگشتهای مختلف، استفاده از توزیعهای آماری است - علیزاده، . - 1389 تحلیل فراوانی مقادیر حد بارندگی و سیلابها، بزرگی این پدیدهها و همچنین فراوانی آنها اطلاعات مناسبی برای تحلیلهای مختلف نظیر تعیین معیارهای ریسک و اطمینانپذیری در طراحی سازهها بدست میدهد. این تحلیل این امکان را فراهم میکند تا مقدار فراوانی حوادثی که از مقدار مشاهداتی آنها بیشتر میباشد طی دوره زمانی ثبت دادهها برآورد شود.
این برآورد میتواند با استفاده از مفهوم دوره بازگشت واقعه بیان گردد - هادیان و همکاران، . - 1389 از نظر تئوری توابع احتمالاتی مختلفی وجود دارد که بصورت تجربی اندازهگیری و ثبت شدهاند. تابعی که مطابقت بیشتری با دادههای مورد نظر داشته باشد، به عنوان تابع توزیع احتمال برگزیده میشود تا بتوان از روی آن به ازاء هر احتمال مورد نظر مقدار متغیر هیدرولوژی را بدست آورد. - عبدی و همکاران، . - 1387 در تحقیقی از بین انواع توزیعهای فراوانی مورد بررسی برای منطقه مورد مطالعه جهت پیشبینی مقادیر حداکثرسیلاب، توزیع مناسب آماری برای سری دادههای 10 تا 35 ساله، توزیع لوگ نرمال سه پارامتری و برای سری دادههای طولانی مدت بیش از 35 سال، توزیع لوگ پیرسون نوع سوم می باشد - بدوستانی، . - 1378 بر اساس مطالعهای در 91 منطقه استرالیا توزیعهای مقادیر عمومی حد، پارتو و لوگ پیرسون نوع سوم و لوگ نرمال دو متغیره را مناسب تشخیص دادند. بیشتر تحقیقات انجام شده در خصوص جریانهای سیلابی بوده و نوشتهها درباره جریانهای متوس و حداقل قابل مقایسه با سریهای سیلابی نیست - مهدوی و همکاران، . - 1388 برای طرح بیلان آبی یک منطقه از دبیهای متوس استفاده میشود در حالیکه محاسبه بیلان آب با استفاده از دبیهای حداکثر، حجم آب منطقه را بیشتر نشان میدهد. در این تحقیق جهت بدست آوردن توزیعهای آماری در برآورد سری دبیها با دوره بازگشت مختلف، دبیهای حداکثر لحظهای و متوس سالانه از رودخانه خرمارود - تیل آباد - از دامنههای شمالی سلسله جبال البرز در شرق استان گلستان، درطی یک دوره آماری 30 ساله جمع آوری شد و پس از آزمونهای همگنی و کفایت آماری، با استفاده از آزمون گرافیکی نرم افزار SMADA و محاسبه مجموع مربعات باقی مانده - R.S.S. - ، مورد مقایسه و ارزیابی قرارگرفتند.
مواد و روش ها موقعیت منطقه مورد مطالعه
همانطور که در شکل - 1 - نشان داده شده است محدوده مورد مطالعه، رودخانه خرمارود - تیل آباد - از دامنههای شمالی سلسله جبال البرز در شرق استان گلستان سرچشمه گرفته، که پس از پیوستن شاخههای فرعی متعددی به آن، از مجاورت پادگان نوده خاندوز عبور کرده و به سوی دشت حلقه به سمت شهرستان گنبد سرازیر میشود. منطقه مورد مطالعه با مساحتی بالغ بر 88970/5 هکتار در طولهای جغرافیای شرقیً 75،َ 12،ْ 55 تاً 37َ، 40ْ، 55 و عرضهای جغرافیایی شمالً 2َ، 45ْ، 36 تاً 00َ، 5،ْ 37 - - سیستمX= - 346306 - 359401 - UTM و Y= - 4088998 - - - 4102329 - قرار دارد. حوضه آبخیز رودخانه خرمارود - تیل آباد - از لحاظ موقعیت جغرافیایی در شهرستان آزادشهر واقع گردیده که از شرق به حوضه آبخیز رودخانه قورچای شهرستان رامیان، از غرب به حوضه چهل چای شهرستان مینودشت، از جنوب به شهرستان سمنان و از شمال به دشت حلقه واقع در شهرستان گنبد محدود میگردد. بر اساس جمعآوری آمار و اطلاعات ایستگاه هیدرومتری نوده خاندوز تحلیل انجام گرفته است. شکل -1 نمایی از موقعیت مورد مطالعه حوضه رودخانه خرمارود
- روش تحقیق
در این تحقیق دادههای دبیهای حداکثر لحظهای و متوس سالانه در طی دوره آماری 1358 تا 1393 جمعآوری گردید و با توجه به این که دادههای مورد استفاده باید دارای سه شرط کفایت، درستی و مرتب بودن باشند. اقدام به کنترل دادههای ایستگاه مذکور گردید. بدین منظور با توجه به امکان وجود نواقصی در آمار دبیهای ایستگاه مورد استفاده، ابتدا نواقص موجود در دبیهای حداکثر لحظهای و متوس سالانه کنترل، بازسازی و تطویلسازی گردید و نهایتا همگنی داده ها از روش Run Test مورد آزمایش قرارگرفت و آمار در سطح اطمینان 95 درصد تایید شدند. جهت دستیابی به تغییرات دبیهای حداکثرلحظهای و متوس سالانه با دوره بازگشتهای مختلف از توابع احتمال تئوری استفاده گردید. این امر امکان برآورد پتانسیل آبی رودخانه مذکور را در دوره بازگشتهای مختلف فراهم می سازد. در این روش آمار دبیهای حداکثر لحظهای و متوس سالانه در طی دوره آماری با استفاده از نرم افزار SMADA برآورد گردید. و با مقایسه دادههای مشاهداتی - واقعی - و برآوردی - پیش بینی شده - ، مناسب ترین توزیع آماری تعیین گردید. برای تعیین مناسبترین توزیع آماری، آن توزیعی مناسب تشخیص داده میشود که برازش بهتری با مقادیر پیشبینی شده توس توزیع داشته باشد. یکی از روش های انتخاب بهترین توزیع و برازش مقادیر، محاسبه مجموع مربعات باقی مانده و یا - Residual sum squares - R.S. S. برای هر یک از توزیعها می باشد.
