بخشی از مقاله
چکیده
منحنیهای شدت –مد ت –تناوب - Itensity Duration Frequency - IDF یکی از ملزومات طراحی پروﮊههای آبی از نظرسازمان هواشناسی جهانی میباشد. این مقاله ،تعیین این منحنیهارابه دو صورت نقطهای ومنطقهای برای حوزه سد جیرفت مورد بررسی قرار میدهد. جهت تجزیه و تحلیل فرکانس نقطه ای، شدتهای ماکزیمم سالیانه محاسبه و با روشهای آماری تکمیل و سپس با توجه به توزیعهای آماری و روش فیشر، پارامترهای منحنی هایIDF بدست آمده است.
جهت رفع نواقص شدتها در بعضی فواصل زمانی در یکسال یا تمام فواصل زمانی، از مدلهای همبستگی وخود همبستگی استفاده شده است. برای سالهایی که نمودارهای باران سنج ثبات در اختیار نداشتیم، بارانهای ذخیرهای ٦ ساعته را به t ساعته تبدیل کردیم. جهت تحلیل منطقهای، از فاکتورهای کاهش منطقهای - Areal Reduction Factors - رگبار مرکزی - - Storm-Center و رابطه عمومی تحلیلهای فراوانی استفاده شده است. مدل ریاضیIDF منطقهای برای حوزه سد جیرفت تهیه شده است . با داشتن مدلIDF منطقهای، مدل ریاضی تخمین سیلاب تهیه شده که مقدار جریان را از روی شدت باران با توجه به زمان تمرکز و دوره برگشت تخمین می زند. به لحاظ کاربردی منحنی های احتمال سیلاب تهیه شده که می تواند در مدیریت سد جیرفت کاربرد داشته باشد.
١- مقدمه
سیل باعث طغیان رودخانه ها و فرسایش سطح اراضی کشاورزی و در سطح وسیع تر باعث تخریب سدها و مرگ انسانهامی شود. از جمله روشهای متداول جهت برآورد سیلاب ماکزیمم رودخانه، تجزیه وتحلیل آمار اندازهگیری جریان رودخانههاست. از طرف دیگر، دوره ثبت آمار بارندگیها و نزولات جوی معمولا طولانیتر از دوره ثبت آمار سیلاب رودخانه هاست. پس منطقی به نظر می رسد که با توجه به مدل ریاضی مناسب، بتوان بارانهای طولانی و رگبارها را به سیلاب تبدیل کرد. در هر حال دبی سیلاب ماکزیمم تابعی از شدت جریان و مساحت حوزه وضریب جریان میباشد.
بدین ترتیب جهت تخمین سیلاب با دوره برگشتهای مختلف، باید فرکانس شدت باران و زمان دوام آن با توجه به احتمالات مختلف و چگونگی توزیع آن - IDFمنطقه - در اختیار باشد]١.[ سه روش اصلی که جریانهای سطحی را به بارندگی ربط میدهند عبارتند از روش هیدروگراف واحد، روش استدلالی وروش ایزارد١. روش ایزارد،یک روش ترسیمی بوده ودر روش هیدروگراف واحد، علاوه برآماربارندگی، دبی جریان رودخانه نیز مورد نیاز میباشد. لذا مدل ریاضی تخمین سیلاب پیشنهادشده در این مقاله بر اساس روش استدلالی میباشد. حوزه هلیل رود با مساحت ٨٠٠٠ کیلومتر مربع واقع در استان کرمان، بین طول جغرافیایی′ ٢٧°, ٥٦ و ′ ١٧°, ٥٧ و عرض جغرافیایی′٢١°,٢٨ و°٢٩ ، جهت این تحقیق انتخاب شده است.
پس از تجزیه وتحلیل رگبارهای پنج ایستگاه باران سنج ثبات داخل واطراف حوزه، ابتدا منحنی هایIDF
نقطه ای تهیه شده سپس با تجزیه و تحلیل بارش منطقه ای با استفاده از روش خطوط همباران، متوسط شدت باران منطقه باتدوامها و دوره برگشتهای مختلف بصورت رابطه ریاضی، جهت استفاده برای مدل تخمین سیلابهای منطقه ارائه شده است.
٢- تجزیه وتحلیل فرکانس نقطه ای با استفاده از ماکزیمم شدت بارندگی سالیانه
در این روش رگبارهای خیلی شدید مورد استفاده قرار میگیرند، بعبارت دیگر این روش مبتنی بر محاسبه شدتهای ماکزیمم سالیانه برای فواصل زمانی مختلف در دوره مشاهده و انطباق یک قانون احتمالی بر روی سریهای مزبور می باشد. بدین منظور رگبارهای ثبت شده بین سالهای ٨١-٦٠ مورد مطالعه قرار گرفت. در طی مراحل مطالعه با مشکلات ونواقصی مواجه شدیم که هریک از این نواقص بصورت زیر برطرف شدند:
الف - تعدادی از فواصل زمانی در یکسال دارای شدت نیستند. این نقص به خاطر قطع رگبارها میباشد.
برای محاسبه کمبود شدتهای این فواصل زمانی، با ایجاد همبستگی١ بین دو فاصله زمانی مجاور، مقدار شدت مربوط به فاصله زمانی که در سال مزبور دارای شدت نمیباشد، محاسبه میشود. سپس این عمل را برای فواصل زمانی مجاورتکرارنموده، تا نواقص جدول شدتهای ماکزیمم سالیانه کلاﹰ محاسبه شود.
مدلهای زیر جهت ایجاد همبستگی برای هر زوج سری زمان مجاور، بسط داده شد و سعی شد از بین این سه مدل، مدلی که بیشترین ضریب همبستگی را داشته و ازسطح اطمینان ٥ درصد تست فیشربا درجه آزادی ٢- n بیشتر و با تست t نیز همخوانی داشته باشد، انتخاب شود.
ب - سالهایی که در تمام فواصل زمانی دارای شدت نیستند. دلیل این نقص در دست نبودن نمودارهای بارانسنج ثبات میباشد. برای تکمیل نواقص این سالها ابتدا به روش خود همبستگی٢ با تأخیر یک یا دو سال، کمبود شدت یک فاصله زمانی - ١٥ دقیقه ای - محاسبه شده است. سپس، از فاصله زمانی مذکور برای رفع نواقص ردیفهای دیگر، با استفاده از روش همبستگی بر روی فواصل زمانی مجاور، کمبود شدتهای سالهای مزبور محاسبه گردید. سعی بر این بود که باسطح معنی دار - ١% - تست فیشر کنترل شود، اگرجواب نمی دادبرای چندین فاصله زمانی اولیه تکرار میشد.هرکدام ازفواصل زمانی که جواب میداد، ملاک تکمیل بقیه فواصل زمانی انتخاب میگردید.
ت - بعضی از ایستگاهها، تعدادسالهای ثبت آمار باران سنجهای ثبات کافی نمیباشد. در این ایستگاهها دوره ثبت آمار باران سنج های ذخیره ای با تداوم ٦ ساعته طولانی تر است. لذا جهت تبدیل داده های باران سنج های ذخیره ای با تداوم ٦ ساعته به تداومهای t ساعته، از نمودارهای بارانسنجهای ثبات موجود استفاده میشود.بدین منظور، مقادیر Pt برای سالهایی که آمار ثبات در اختیار داریم استخراج، سپس بهترین منحنی بین متوسط مقادیر برازش میشود
برای سالهای مختلف آماری، و منحنی برازش شده را برای ایستگاه بافت نشان میدهد. معادله منحنی با ضریب همبستگی٩٨ درصد بصورت رابطه - ١ - میباشد.
