بخشی از مقاله
چکیده
پتانسیل سیلخیزی در کشور ما، با اطلاع از احتمال وقوع و یا دوره بازگشت سیلابها و همچنین اطلاع از محدوده گسترش سیل میتواند برنامهریزان و متخصصان را در زمینه راهکارهای کنترل این پدیده مخرب یاری نماید. فعالیتهای مهندسی از قبیل طراحی سازههای هیدرولیکی، مدیریت منابع آب و سیلبندها همه به برآورد مناسبی از مشخصههای سیلابها نیازمند است.
در این پژوهش با انتخاب حوضه آبریز سیوند به آنالیز فراوانی سیلاب به کمک نرمفزارهای دوگانه Smada و Easyfitt پرداخته شد و حداکثر دبی سیلاب و هیدروگرافهای سیلاب با دوره بازگشتهای 2 تا 200 سال تعیین شد. برای این مهم پس از انجام آزمون نیکویی برازش و انتخاب بهترین توزیع آماری برای هر ایستگاه هیدرومتری، حداکثر سیلاب لحظهای محتمل با دوره بازگشتهای مختلف، توسط نرمافزار Smada محاسبه شد.
نتایج نشان داد که تخمین دبی حداکثر با دوره بازگشت مختلف و شناخت صحیح توزیع فراوانی حاکم در هر ایستگاه هیدرومتری اهمیت زیادی داشته و تغییر در توزیع آماری حاکم منجر به تولید هیدروگرافهای سیل با دبی اوج متفاوت خواهد شد. این تغییرات در طراحی سازههای آبی و کنترل سیل نقش به سزایی دارند، به گونهای که در صورت افزایش مقدار دبی، سبب ایجاد ضریب اطمینان بیشتر در طراحی و در صورت کاهش، موجب خطرات پیشبینی نشده سیلاب نظیر شکست سدهای موقت میشود. لذا در انتخاب برازش مناسب و توزیعهای مختلف آماری در ایستگاه هیدرومتری باید دقت نمود که هیدروگرافهای سیلاب با دوره بازگشتهای مختلف به واقعیت طبیعی نزدیک باشد تا بتوان از وقوع خطرات احتمالی جلوگیری نمود.
-1 مقدمه
پتانسیل سیلخیزی در کشور ما، با اطلاع از احتمال وقوع و یا دوره بازگشت سیلابها و همچنین اطلاع از محدوده گسترش سیل میتواند برنامهریزان و متخصصان را در زمینه راهکارهای کنترل این پدیده مخرب یاری نماید. فعالیتهای مهندسی از قبیل طراحی سازههای هیدرولیکی، مدیریت منابع آب و سیلبندها همه به برآورد مناسبی از مشخصههای سیلابها نیازمند است.
مطابق آمار تهیهشده توسط سازمان ملل متحد در میان بلایای طبیعی، سیل و طوفان بیشترین تلفات و خسارات را به جوامع بشری وارد آوردهاند، به گونهای که تنها در یک دهه میزان خسارات ناشی از سیل و طوفان بالغ بر 21 میلیارد دلار در مقابل 18 میلیارد دلار خسارات ناشی از زلزله بوده است. این امر در کشور ما نیز صادق است و در اغلب سالهای گذشته حدود %70 اعتبارات سالانه طرح کاهش اثرات بلایای طبیعی و ستاد حوادث غیرمترقبه صرف جبران خسارات ناشی از سیل شده است.
متأسفانه روند طبیعی توسعه در کشورهایی نظیر ایران باعث تخریب محیطزیست و منابع طبیعی شده و خسارات سیلمرتباً افزایش مییابد
امروزه با پیشرفت علم آمار و وجود توزیعهای فراوانی متعدد، روشهای تحلیل فراوانی نیز بیشتر شدهاند. توزیعهایی که بیشتر در تحلیل فراوانی سیل مورد استفاده قرار میگیرند شامل توزیع نرمال، لوگ نرمال، گاما، پیرسون، لوگ پیرسون و گمبل میباشند. توزیع نرمال و لوگ نرمال - - 2 دو پارامتری و توزیع های لوگ نرمال - - 3، پیرسون، لوگ پیرسون و گمبل سه پارامتری میباشند . سه پارامتر تاثیر گذار در این توزیعها شامل میانگین دادهها، انحراف از معیار و چولگی میباشند.
محققان زیادی جهت شناخت مدلهای بهینه توزیعهای فراوانی و توسعه آنها گام برداشتهاند. از آن جمله میتوان به تلاشهای خالقی و طهماسبی پو، که به انتخاب مناسب ترین توزیع آماری در تحلیل و برآورد فراوانی سیل با دوره بازگشت های مختلف - مطالعه موردی: تعدادی از ایستگاه های حوزه آبخیز کشکان - پرداختند اشاره نمود.
قاسمی نصر و طباطبایی، به تحلیل فراوانی سیلابهای حداکثر سالانه رودخانه با استفاده از روشهای تئوریک وتجربی پرداختند.گودرزی و همکاران، به تاثیر بهینهسازی ضرائب ماسکینگهام بر نتایج روندیابی متمرکز سیل پرداختند.
در این پژوهش با انتخاب موردی بازه مطالعاتی رودخانه سیوند به تحلیل فراوانی سیلاب به کمک نرمفزارهای Hyfran؛ Smada و Easyfitt پرداخته شده و حداکثر دبی سیلاب و هیدروگرافهای سیلاب با دوره بازگشتهای مختلف تعیین شده است. دادههای ورودی که جهت تحلیل فراوانی سیل مورد استفاده قرار گرفته، شامل حداکثر دبی لحظهای در هر سال، برای 4 ایستگاه هیدرومتری تنگبلاغی، دشتبال، چمریز و پلخان میباشند. در ایستگاههای چمریز، دشتبال و پل خان از 46 سال آمار دبی حداکثر لحظهای و در ایستگاه تنگبلاغی از 35 سال آمار دبی حداکثر لحظهای استفاده شده است.
.2 مطالعه میدانی رودخانه سیوند
رودخانه سیوند در استان فارس واقعشده و از دریاچه کافتر تشکیل میشود و پس پیوستن چندین شاخه فرعی دیگر نهایتا در محل پل خان به رودخانه کر میپیوندد، این رودخانه به صورت دائمی به جریان خود ادامه داده است. شکل زیر محدودهی مورد مطالعه رودخانهی سیوند و کر را در نقشهی ایران نشان میدهد.
حوضه آبریز سیوند و کر با مساحت 28234 کیلومترمربع، پرآب-ترین حوضه آبریز استان فارس محسوب میشود. مساحت زیر حوضه آبریز سیوند در ایستگاه تنگبلاغی 5074 کیلومترمربع و در ایستگاه دشتبال 6100 کیلومتر مربع میباشد.
قرارداد شماره - 5/2556 ع - ج در تاریخ 79/8/23 با موضوع انجام مطالعات تکمیلی هیدرولوژی و زمین شناسی رودخانه کر و سیوند در استان فارس مابین شرکت سهامی سازمان آب منطقهای فارس، بوشهر، کهگیلویه و بویراحمد و شرکت مهندسین مشاور حاسب فارس منغقد گردید.
برای تحصیل آمار از منابع متعددی چون سازمان تحقیقات تحقیقات منابع آب - تماب - و امور مطالعات سازمان آب منطقهای فارس استفاده شده است. شایان ذکر است که در بین ایستگاههای موجود آبسنجی ایستگاه دشتبال - سیوند - ، تنگبلاغی - سیوند - و چمریز - کر - درجه یک بوده و مجهز به امکانات لمینوگراف، پا تلفریک و اشل میباشند
شکل.1 موقعیت جغرافیایی زیرحوضه آبریز سیوند
.3 مواد و روشها
به منظور برآورد دبی اوج لحظهای سیلابها از روش مرسوم تحلیل فراوانی1 استفاده شده است. در این راستا برای محاسبه دبی حداکثر سیلاب در هر ایستگاه آبسنجی مراحل زیر به ترتیب انجام شده است:
✓ استخراج آمار دبی حداکثر لحظهای
✓ بررسی شرایط دادهها و آزمونهای آماری
✓ برازش دادههای مشاهداتی با توزیعهای آماری
✓ آزمون نیکویی برازش و انتخاب توزیع آماری منطبق با دادههای مشاهداتی
✓ محاسبه دبی اوج لحظهای سیلاب با دوره بازگشتهای مختلف
✓ تبیین هیدروگراف سیل با دوره بازگشتهای مختلف
.4 کنترل شرایط دادهها
جهت انجام تحلیلها و بررسیهای آماری دادههای مورد استفاده کنترل و بررسی شد که شرایط لازم برای استفاده در توزیعهای آماری، برازش و تحلیل فراوانی را داشته باشند. از این رو آزمونهای آماری استقلال، همگنی و دادههای پرت، برای کنترل دادههای مشاهداتی مورد استفاده قرار گرفت.
.1-4 آزمون دادههای پرت
از آنجا که مقادیر پرت بر روی آمارهها تأثیر میگذارند، آزمون برای مقادیر پرت و حذف آنها، توصیه شده است.[9] سازمان منابع آب امریکا - 1981 - توصیه نموده است که اگر ضریب چولگی ایستگاه بزرگتر از +0/4 باشد، آزمون برای مقادیر پرت بالا بایستی در ابتدا صورت گیرد. اگر ضریب چولگی ایستگاه کمتر از -0 /4 باشد، آزمون برای مقادیر پرت پایین بایستی ابتدا اجرا گردد. اگر چولگی ایستگاه در بین محدودهی 0/4 باشد، آزمون برای هر دو مقادیر پرت بالا و پایین بایستی انجام شود
چنانچه در بین دادههای موجود، دادههایی وجود داشته باشد که از بیشتر و یا از کمتر باشند، جزو دادههای پرت محسوب میشوند. آزمون دادههای پرت بر روی سری درازمدت دبیهای حداکثر لحظهای اعمال شد که نتیجهی حاصل در جدول زیر ارائه شده است. مشاهده میشود که در دادههای سیلاب ایستگاههای داده پرت حد بالا و پایین وجود ندارد و نیازی به حذف دادههای سیلاب نیست.
جدول.1 نتایج حاصل از کنترل آزمون دادههای پرت بر روی ایستگاههای مطالعاتی
5. محاسبهی حداکثر دبی لحظهای بر حسب توزیعهای مختلف آماری
به منظور برآورد دبی اوج لحظهای سیلابها از روش مرسوم تحلیل فراوانی استفاده شده است. پس از استخراج آمار دبی اوج لحظهای و بررسی شرایط دادهها، در صورت ارضا شدن آزمونهای آماری، با استفاده از روش مرسوم تحلیل فراوانی، بهترین توزیع آماری قابل برازش با دادهها انتخاب شده است. بدین ترتیب که ابتدا دادهها به صورت نزولی مرتب شده و احتمال ویبول محاسبه شد. پس از آن به کمک نرمافزار SMADA دبیهای مشاهداتی با توزیعهای مختلف آماری برازش داده و دبیهای حداکثر لحظهای محاسبه گردید. اطلاعات زیر به صورت نمونه نشانگر مقادیر دبیهای مشاهداتی و دبیهای محاسبه شده به وسیلهی توزیعهای مختلف آماری، در ایستگاه هیدرومتری حوزهی آبریز بختگان و رودخانه سیوند، است.
