بخشی از مقاله
چکیده
یکی از روشهای پیشبینی خشکسالی تحلیل فراوانی است. با برازش توزیع احتمال مناسب بر دادهها میتوان پیشامد متناظر با احتمال وقوع یا دوره بازگشت خاصی را تعیین نمود و با اتخاذ تدابیر مدیریتی و اجرای برنامههای مقابله با خشکسالی تأثیرات و پیامدهای آن را کاهش داد. در ابتدا با استفاده از آمار دبی ماهانه در 5 ایستگاه حوزه آبریز تهران- کرج در دوره آماری 30 ساله 62 - تا - 91 شاخص جریان سطحی - SDI - محاسبه گردید.
سپس با استفاده از برنامه Smada، توزیع های نرمال، لوگ نرمال 2 پارامتری، لوگ نرمال 3 پارامتری، پیرسون تیپ 3، لوگ پیرسون تیپ 3، گمبل به دادههای مربوط به شاخص SDI را که در سریهای 3و 6 و 9 و 12 ماهه مرتب شده اند برازش داده شد و با استفاده از آزمون کایاسکوئر مشخص گردید که بهترین توزیع برای منطقه مورد مطالعه توزیع لوگ پیرسون نوع سوم میباشد. سپس براساس آن مقدار شاخص SDI در دوره های بازگشت مختلف 2، 5، 10، 20، 50 و 100 ساله برای هر ایستگاه محاسبه شدند که ملاحظه گردید با افزایش دوره بازگشت میزان شدت خشکسالی هم افزایش مییابد.
.1 مقدمه
یکی از مسائلی که به خصوص در سالهای اخیر بشر با آن مواجه شده، بحران آب است. این مشکل در سالهایی نمایانتر میشود که پدیده خشکسالی روی دهد و یکی از تبعات خشکسالی هیدرولوژیک، کاهش جریان آب رودخانههاست که از نظر زیست محیطی منجر به کاهش اکسیژن محلول و وارد شدن خسارات شدید به محیط زیست رودخانهها می شود.
از دیدگاه مدیریتی نیز خشکسالی هیدرولوژیک در مطالعات آبرسانی شهری، صنعتی و کشاورزی اهمیت ویژهای دارد. خشکسالیها مشکلات زیادی را در زمینههای اقتصادی و اجتماعی به وجود میآورد که در بخش کشاورزی مهمترین اثر آن کاهش تولید محصولات زراعی است. بنابراین در برنامهریزی برای امور آب و مسائل زیست محیطی باید به این مورد توجه خاصی شود
اگر چه به عقیدهی برخی از محققان پیشگیری و ممانعت کامل از وقوع کمبود آب ممکن نیست لیکن با تحلیل آمار و اطلاعات موجود میتوان وقوع آن را برای دورههای مختلف بازگشت برآورد نمود و با اتخاذ تدابیر مدیریتی و اجرای طرحهای مقابله و سازش با خشکسالی تأثیرات و پیامدهای ناشی از آن را کاهش داد.[4] با توجه به موارد گفته شده هدف از انجام این تحقیق تحلیل توزیع فراوانی خشکسالی هیدرولوژیک با استفاده از شاخص جریان سطحی - SDI - در حوضه آبریز تهران-کرج میباشد.
.2 تئوری و پیشینه تحقیق
خزایی و همکاران - 1382 - به تحلیل توزیع فراوانی خشکسالی هیدرولوژیک در حوضه رودخانه قرهسو پرداختند و به این نتیجه رسیدند که توزیع لوگ پیرسون نوع سوم بهترین برازش را با دادههای جریان حداقل در منطقه دارد.
غریب - 1384 - توزیعهای مختلف فراوانی شامل توزیع نرمال، لوگ نرمال 2 پارامتری، لوگ نرمال 3 پارامتری، پیرسون تیپ 3، لوگ پیرسون تیپ 3 و گمبل را در چند حوضه آبخیز استان گلستان مقایسه کرد که در هر حوزه توزیع لوگ پیرسون تیپ 3 دارای کمترین مقدار مجموع مربعات باقیمانده بوده و به عنوان مناسبترین توزیع فراوانی انتخاب گردید.
امیری و کوپائی - 1384 - به مطالعه انتخاب مناسب ترین توزیع فراوانی برای پیشبینی دبی حداکثر لحظه ای با استفاده از روش AHP در 7 حوضه آبخیز بوشهر پرداختند در 5 حوضه آبخیز قنطره، سرقنات، جره بالا، سعدآباد و کلل توزیع نرمال و در 2 حوضه آبخیز، بوشیگان و باغان به ترتیب توزیع لوگ نرمال 2 پارامتری و توزیع لوگ پیرسون تیپ 3 به عنوان بهترین توزیعهای فراوانی برای هر حوضه انتخاب گردیده است. همچنین مشاهده شده است که اختلاف بین مقادیر برآوردی دبی حداکثر لحظهای سیل توسط توزیعهای فراوانی مختلف، در دوره بازگشتها پایین - کمتر از 50 ساله - کم بوده و بیشترین اختلاف در دوره بازگشتها بالا - بیشتر از 50 ساله - میباشد.
خزایی و همکاران - 1389 - به تحلیل خشکسالی هیدرولوژیک با استفاده از شاخص جریانات سطحی - SDI - در حوضه آبخیز کشفرود پرداختهاند. رستمی و همکاران - - 1390 به تحلیل منطقهای فراوانی سیلاب با استفاده از روش گشتاورهای خطی برای حوضههای آبخیز استان گیلان پرداختند که بهترین توزیع منطقهای با استفاده از آزمون نکوئی برازش ZDIST بررسی و تابع توزیع لجستیک تعمیم یافته به عنوان بهترین توزیع منطقهای تعیین گردید. سلحشور - 1391 - به تحلیل فراوانی منطقهای خشکسالی هیدرولوژیک با استفاده از شاخص خشکسالی جریان سطحی - SDI - در حوزه کارون شمالی پرداخت و بر اساس آزمونهای نکویی برازش کای اسکوئر و کلموگراف اسمیرنوف، توزیع پارتوی تعمیم یافته سه پارامتره به عنوان بهترین توزیع منطقهای شناسایی گردید.
میرغفوریان و همکاران - 1392 - به تحلیل فراوانی شدت و مدت خشکسالی هیدرولوژیک در رودخانه گرگان پرداختند و با هدف انجام تحلیل فراوانی از طریق آمارههای کایاسکوئر و کلموگراف اسمیرنوف، توابع پارتوی تعمیم یافته و مقدار حدی تعمیم یافته به ترتیب به عنوان بهترین توابع توزیع بر ویژگیهای شدت ومدت خشکسالی برازش داده شد ونهایتاً این ویژگی ها با دورههای بازگشت مختلف محاسبه گردید و به این نتیجه رسیدند که با افزایش دوره بازگشت میزان شدت و مدت خشکسالی هم افزایش مییابد و به خصوص در مورد شدت خشکسالی این مورد شدیدتر رخ میدهد.
بوتون - 1980 - به مطالعه توزیع فراوانی سیل سالیانه در شرق استرالیا پرداخت و اظهار داشت که توزیعهای 3 پارامتری مانند توزیع لوگ پیرسون و لوگ نرمال 3 پارامتری بهتر از توزیعهای 2 پارامتری به منظور تحلیل فراوانی سیلاب میباشند. کرول و ووگل - 2002 - از گشتاورهای خطی برای تعیین احتمال جریان های کم در ایالات متحده استفاده نمودند و توزیع های پیرسون نوع 3 و لوگ نرمال سه پارامتری را برای ایالات متحده پیشنهاد کردند.
چن و همکاران - 2006 - یک تجزیه و تحلیل فراوانی جریان کم منطقه ای را برای جنوب چین انجام دادند و توزیع لوگ نرمال سه پارامتری را برای منطقه پیشنهاد کردند. لانا و همکاران - 2006 - تخمین پارامترهای خشکسالی را به وسیله گشتاورهای خطی انجام دادند و توزیع مقدار حدی تعمیم یافته را برای برازش به شاخص طول دورههای خشک حداکثر سالیانه در شمال اسپانیا مناسب دیدند.
نالباتیس - 2008 - در یونان جهت بررسی و پیشبینی خشکسالی هیدرولوژیک بر روی دو حوضه اوینوس و بوتیکوس کفیسوس در یونان از شاخص SDI بهره بردند.
.3 مواد و روشها
حوضه آبریز تهران-کرج با کد 4133 بین طولهای 50œ 43' تا 51œ 41' شرقی و عرضهای 35 œ 6' تا 36œ 10' شمالی قرار گرفته است. مساحت این حوضه آبریز بالغ بر 5087/94 کیلومتر مربع بوده که از دو بخش ارتفاعات و دشت تشکیل شده است. حوضه آبریز تهران-کرج یکی از زیر حوضههای اصلی حوزه آبخیز نمک است. که با توجه به خشکسالیهای اخیر بسیار آسیبپذیر بوده و حفظ آن از نظر کمی و کیفی دارای اهمیت فوق العادهای است. شکل1 موقعیت حوزه آبریز تهران-کرج همراه با ایستگاههای هیدرومتری منتخب را نشان میدهد.
شکل-1 موقعیت حوزه آبریز تهران-کرج و ایستگاههای منتخب آن
در حوزه مورد مطالعه با توجه به اطلاعات دریافتی از شرکت مدیریت منابع آب ایران 46 ایستگاه هیدرومتری به طور کل ذکر شده است که بسیاری از این ایستگاهها.دارای آمار کوتاه مدت هستند. در ابتدا 7 ایستگاه با آمار طولانی مدت به دست آمد که ایستگاه بیلقان - 41-103 - در مسیر سد قراد داشت و ایستگاه جهان آباد - 41-111 - فصلی بود
