بخشی از مقاله
چکیده
هدف از انجام این تحقیق، بررسی روند تغییرات دبی رودخانه در استان آذربایجانغربی، در مقیاس های ماهانه و سالانه با استفاده از روشهای ناپارامتری می باشد. دو آزمون من-کندال و اسپیرمن جهت تحلیل روند دادههای دبی در سطح اطمینان 95 درصد به کار گرفته شدند. بدین منظور از دادههای دبی 14 ایستگاه آبسنجی که در بازه زمانی 1359 - 1388 دارای آمار بودند، استفاده گردید و آزمونهای فوق بر روی دادههای این ایستگاهها اعمال شد.
نتایج حاصله از هر دو آزمون، نشان دهنده روند نزولی دبی سالانه در تمامی ایستگاهها به جز مرز سرو، در سه دهه اخیر می باشد.
نتایج تحلیل صورت گرفته توسط این دو آزمون بر روی دبیهای ماهانه نشان دهنده روند کاهشی در اکثر ماه ها بوده و برای ماههای بهمن و اسفند هیچ روند معنیداری مشاهده نگردید. بیشترین تعداد ایستگاههای دارای روند معنیدار، برای سری خرداد ماه مشخص شد.گرچه هیچ روند افزایشی و معنیداری توسط دو آزمون بکارگرفته شده مشاهده نگردید، اما در مقیاس ماهانه برای سریهای تیر، خرداد، اردیبهشت و مهر، وجود روند کاهشی معنیدار بصورت توأم توسط دو آزمون بکارگرفته شده مورد تأیید قرار گرفت.
مقدمه
با توجه به اهمیت منابع آب، آگاهی از روند تغییرات عوامل تشکیل دهنده چرخه هیدرولوژیکی در حوزههای آبخیز کمک شایانی به برنامهریزان در امر مدیریت صحیح این منابع می نماید و منجر به اتخاذ تصمیمات مناسب با شرایط حوزه آبخیز میگردد. بهطوریکه هرگونه برنامه ریزی و طراحی در حوزههای آبخیز باید بر اساس تجزیه و تحلیل داده های هواشناسی و هیدرولوژیکی مربوط به آن حوزه آبخیز صورت گیرد
بدین لحاظ دستیابی به روشهای مناسب تعیین روند از اهمیت بسزایی برخوردار است. یکی از روشهایی که به طور عمومی برای تعیین تغییرات در سریهای زمانی استفاده می گردد، تحلیل روند میباشد. روشهای آماری فراوانی نظیر آزمون من-کندال و اسپیرمن جهت تعیین معنیداری روند سریهای زمانی وجود دارد از جمله مطالعات صورت گرفته در رابطه با موضوع تحلیل روند سریهای زمانی در سراسر جهان می توان به موارد زیر اشاره نمود.
عزیزی و روشنی - 1385 - در مطالعه ای تغییر اقلیم در سواحل جنوبی دریای خزر را به روش من کندال مورد بررسی قرار دادند. نتایج بدست آمده از تحلیل داده ها نشان داد که زمان شروع بیشتر تغییرات ناگهانی و از هر دو نوع روند و نوسان بوده است. در اکثر ایستگاهها دمای حداقل روند مثبت و دمای حداکثر روند منفی نشان می دهد. بدین ترتیب از دامنه نوسان دما در طول دوره کاسته شده است.
همچنین نتایج نشان داد که درصد تغییر در فصل زمستان و تابستان نسبت به بهار و پاییز بیشتر است و زمان شروع تغییرات در ایستگاههای منطقه یکسان نیست.
طبری و همکاران - 1387 - در مطالعه ای روند تغییرات سالانه تبخیر تعرق گیاه مرجع و همچنین پارامترهای هواشناسی را با استفاده از آزمون ناپارامتری من- کندال در دو اقلیم گرم و خشک و سرد نیمه خشک ایران مورد بررسی قرار دادند. از پارامترهای مورد مطالعه، بیشترین نوسان ها به ترتیب در بارش و سرعت باد و کمترین آن در دما مشاهده شد. نتایج حاصله نشان داد که نوع اقلیم در شیب روند پارامترهای هواشناسی خصوصا دما و بارندگی بسیار مؤثر است.
حجام و همکاران - 1387 - طی تحقیقی تحلیل روند تغییرات بارندگی های فصلی و سالانه چند ایستگاه منتخب در حوزه مرکزی ایران را با استفاده از روشهای ناپارامتری مورد بررسی قرار دادند. نتایج نشان داد که کارآیی دو روش من- کندال وتخمینگر سِن در تحلیل روند بارندگی های فصلی و سالانه در بیشتر موارد شبیه هم است. نتایج بدست آمده از این تحقیق نشان دهنده وجود روند کاهشی و معنیدار توسط هر دو آزمون بکارگرفته شده در برخی از سریهای زمانی مورد مطالعه بود ولی هیچ روند افزایشی و معنیداری بصورت توأم توسط دو آزمون مورد تأیید قرار نگرفت.
طبری و همکاران - 1388 - در مطالعهای، روند تغییرات سالانه و فصلی دبی رودخانه مارون را با استفاده از آزمونهای ناپارامتری من- کندال وسِن و پارامتری تحلیل رگرسیون مورد ارزیابی قرار دادند. نتایج این تحقیق نشان داد که دبی سالانه در همه ایستگاهها دارای روند نزولی در دو دهه اخیر بوده است.
نتایج تحلیل صورت گرفته توسط این سه آزمون بر روی دبیهای فصلی نشان داد که مقادیر دبی فصول بهار و زمستان، کاهش و دبی فصل تابستان، افزایش یافته است. بیشترین تفاوت نتایج آزمونهای پارامتری و ناپارامتری در دبی فصل پاییز مشاهده گردید. بهطوری که مقادیر دبی فصل پاییز با توجه به آزمونهای ناپارامتری، افزایش و بر اساس نتایج آزمون پارامتری کاهش یافته بود.
در تحقیق دیگری، حسینزاده طلایی و همکاران - 1388 - در مطالعهای روند تغییرات ماهانه، فصلی و سالانه دبی رودخانه و بارندگی را با استفاده از آزمونهای ناپارامتری من-کندال وسِن و پارامتری همبستگی پیرسون در حوضه آبریز گاماسیاب مورد بررسی قرار دادند.
نتایج این تحقیق نشان داد که مقادیر فصلی و سالانه دبی در دوره آماری مورد مطالعه کاهش یافته است. همچنین سری زمانی بارندگی سالانه، فصول بهار و زمستان کاهش و دادههای بارندگی فصل تابستان در منطقه مطالعاتی افزایش یافته است. لیکن آزمونهای پارامتری و ناپارامتری، روندهای متفاوتی را برای دادههای ماهانه دبی و بارندگی و سری بارندگی فصل پاییز تعیین نمودند. به طور کلی، نتایج آزمونهای پارامتری و ناپارامتری در تعیین روند سریهای زمانی دبی مطابقت مناسبی با یکدیگر داشته است. در حالیکه نتایج این آزمونها در تعیین روند دادههای بارندگی تا اندازهای متفاوت بوده است.
چپی و همکاران - 1390 - اثرات تغییر اقلیم بر روند بارشهای فصل بهار در استان کردستان با استفاده از آزمونهای رگرسیون خطی، آزمون استیودنت و آزمون اسپیرمن مورد بررسی قرار دادند. نتایج حاصل از مطالعات نشان داد که در اکثر ایستگاهها غیر از دو ایستگاه مریوان و سقز میانگین دو دوره مورد بررسی در آزمون استیودنت به طور معنیدار در سطح 10 درصد اختلاف داشت.
همچنین نتایج حاصل از بررسی بارش ایستگاه ها در سطح استان کردستان توسط آزمون رگرسیون خطی و آزمون اسپیرمن نشان داد که ایستگاههای بیجار، قروه، سنندج و زرینه دادهها در سطح اعتماد10 درصد روند خاصی را نشان نمی دهند و بدون روند هستند. ولی در دو ایستگاه سقز و مریوان دادهها در سطح اعتماد 0/01 و 0/05 درصد روند منفی معنیدار را نشان دادند که حاکی از روند کاهشی در بارش باران در فصل بهار بوده است.
اسونسون و همکاران - 2005 - در مطالعه خود به بررسی تغییرات دادههای مشاهدهای جریان رودخانه، با دوره آماری بالای 100 سال، در21 ایستگاه در اروپا و شمال آمریکا پرداختند. روند تغییرات با استفاده از آزمون آماری من-کندال و رگرسیون خطی تعیین شد. نتایج آنها بیان داشت که به طور کلی هیچ الگوی افزایش یا کاهشی در تعداد یا مقدار جریان ها وجود ندارد. اما افزایش معنیداری در نیمی از سریهای کمینه جریان تعیین شد.
کامپاتا و همکاران - 2008 - به بررسی تحلیل دادههای بلند مدت بارش 5 ایستگاه بارانسنجی واقع در حوضه آبخیز زامبزی در زامبیا به منظور تعیین این که سریهای زمانی، رژیم مشابه و یا روند معنیداری دارند و یا روند آن ها مشابه است، پرداختند. برای تعیین روند از آزمون من- کندال استفاده گردید. هر 5 ایستگاه روند کاهشی نشان دادند اما این روند ها، معنیدار نبود
کالوئیرو و همکاران - - 2009 طی مطالعهای به بررسی روند تغییرات سالانه و فصلی بارش با استفاده از روشهای ناپارامتری - من- کندال - و پارامتری - تحلیل رگرسیون خطی - در کالابریا - جنوب ایتالیا - پرداختند. که نتایج این تحقیق نشان دهنده روند کاهشی برای بارش سالیانه و زمستانه و پاییزه و روند افزایشی برای بارش تابستانه می باشد.
طبری و حسین زاده طلایی - 2011 - روند تغییرات بیشینه و کمینه دمای هوا در نیمه غربی ایران را مورد بررسی قرار دادند و به این منظور از آزمونهای من-کندال،تخمینگر سِن و رگرسیون خطی استفاده کردند. نتایج این محققیق نشان داد که در مقیاس سالانه، %85 از ایستگاهها دارای روند مثبت و %15 دارای روند منفی هستند. همچنین در مقیاس ماهانه نتایج نشان دهنده روند افزایشی قابل توجهی در سری بیشینه و کمینه دما در فصل تابستان بوده است و بیشترین تعداد ایستگاهها با روند افزایشی مثبت در آگوست بدست آمد و کمترین تعداد ایستگاهها با روند افزایشی مثبت بین نوامبر و مارس مشاهده گردید.
در تحقیق دیگری طبری و همکاران - 2012 - با استفاده از شاخص SPI به محاسبه شدت خشکسالی پرداخته و سپس از آزمونهای ناپارامتری کندال و اسپیرمن به منظور بررسی روند تغییرات سریهای زمانی بارندگی و شدت خشکسالی در مناطق خشک و نیمه خشک ایران استفاده نمودند. نتایج این تحقیق نشان داد که در طول دوره آماری دادههای شدت خشکسالی و بارندگی تغییرات زیادی نسبت به مقادیر میانگین داشته و این تغییرات با افزایش خشکی از شمال شرق به سمت جنوبشرق کشور افزایش یافته است. نتایج آزمونهای روند، نشان دهنده روند کاهشی معنیداری در سریهای بارندگی بهار در ایستگاه بیرجند و روند افزایشی معنیدار در بارندگی تابستان در ایستگاه تربت حیدریه بوده است.
در تحقیق حاضر، جهت بررسی روند سری دادههای دبی در مقیاسهای ماهانه و سالانه، از دو آزمون ناپارامتری من - کندال و اسپیرمن استفاده گردید و نتایج حاصله از این دو روش با هم مورد مقایسه قرار گرفتند.
مواد و روشها
منطقه مورد مطالعه
در این تحقیق برای بررسی روند تغییرات ماهانه و سالانه دبی، از آمار سی ساله 14 ایستگاه آبسنجی در استان آذربایجانغربی که در طی دوره آماری 1359 تا 1388 دارای آمار بودند، استفاده گردید. در شکل 1 موقعیت منطقه مورد مطالعه و پراکنش ایستگاه ها در سطح منطقه مورد مطالعه ارائه شده است. همچنین مشخصات جغرافیایی ایستگاههای مطالعاتی در جدول 1 آورده شده است.
جدول : - 1 - مشخصات جغرافیایی ایستگاه های مورد مطالعه
