بخشی از مقاله
چکیده
از نظر زیست محیطی به حداقل رسیدن آب رودخانه ها باعث افزایش نسبی غلظت آلودگی و در نتیجه کاهش اکسیژن محلول در آب می شود که پیامد آن مرگ و میر ماهی ها و دیگر آبزیان است. بنابراین تعیین حداقل جریان در دوره بازگشتهای مختلف جهت مدیریت منابع آبی ضروری است. بدین منظور از 48 ایستگاه هیدرومتری در حوزه سفیدرود 26 ایستگاه به دلیل طول دوره آماری بالا جهت تحلیل فراوانی جریانهای حداقل در بازه های مختلف رودخانه انتخاب گردید تحلیل فراوانی جریانهای حداقل با بکارگیری گشتاورهای خطی در حوزه سد سفیدرود به کار گرفته شد. مقادیر جریان حداقل 7 روزه در همه ایستگاهها مورد محاسبه قرار گرفت و سپس آماره همگنی - H - بر اساس سریهای مذکور محاسبه شد.
کل منطقه مورد مطالعه بر اساس آماره مورد نظر ناهمگن بود - H=13.68 - بنابراین از روشهای آماری چند متغیره از جمله روش تحلیل خوشهای و دستهبندی ایستگاههای مورد نظر بر اساس متغیرهای هیدرولوژیک و فیزیوگرافیک استفاده گردید و کل منطقه مورد مطالعه به دو بخش شرقی - حوزه شاهرود - و بخش غربی - حوزه قزل اوزن - تقسیم گردید. سپس برای هر یک از مناطق مشخص شده با استفاده از آماره نکوئی برازش - ZDist - بهترین تابع توزیع منطقهای مشخص گردید.
تابع توزیع پیرسون نوع سه به عنوان بهترین توزیع برای بخش غربی و تابع توزیع لجستیک تعمیم یافته به عنوان بهترین تابع توزیع در بخش شرقی تشخص داده شد. . بررسی ارتباط نوع توزیع با مشخصات فیزیکی و اقلیمی حوزه نشان داده با کاهش ارتفاع، افزایش مساحت و کاهش بارش توزیع های دو پارامتری کارایی بیشتری خواهند داشت که در تحلیل فراوانی مقادیر جریان حداقل رودخانه ای و مدیریت محیط زیست رودخانه حائز اهمیت است.
مقدمه
جریان کم عبارت است از کمترین جریان متوسط در یک روز یا چند روز پیاپی3، 5، 7، 15، 30، 60 روزه در طول یکسال. تفاوت جریان کم و سیل در این است که در سیل ژیشامد بزرگتر متناظر با دوره بازگشت بزرگتر و در جریان کم پیشامد کوچکتر متناظر با دوره بازگشت بزرگتر می باشد. براورد آمار و ارقام جریان کم برای مطالعات مختلف هیدرولوژی از قبیل مدیریت کیفیت آب، تعییین حداقل جریان آبی مورد نیاز در پایین دست برای تولید برق و خنک سازی، طراحی سیستمهای آبیاری و ارزیابی تاثیر خشکسالیهای طولانی مدت بر روی اکوسیستمهای آبی ضروری است .
[14] از نظر زیست محیطی به حداقل رسیدن آب رودخانه ها باعث افزایش نسبی غلظت آلودگی و در نتیجه کاهش اکسیژن محلول در آب می شود که پیامد آن مرگ و میر ماهی ها و دیگر آبزیان است. از دیدگاه مدیریتی نیز حداقل آب در مطالعات آبرسانی شهری و صنعتی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. به طور کلی محاسبه جریان کم و دانستن ویژگیهای آن در دفع فاضلاب در رودخانه ها، تعیین محل استقرار طرح های تصفیه فاضلاب و مدیریت محیط زیست رودخانه ها حائز اهمیت است.
یکی از روشهای پیش بینی خشکسالی تحلیل فراوانی است، گرچه به عقیده برخی از محققان پیشگیری و ممانعت کامل از وقوع کمبود آب ممکن نیست ولی با برازش توزیع احتمال مناسب بر داده های یک رودخانه می توان پیشامد متناظر با احتمال وقوع یا دوره بازگشت خاصی را تعیین نمود و با اتخاذ تدابیرمدیریتی و اجرای برنامه های مقابله با خشکسالی تاثیرات و پیامدهای آن را کاهش داد[3] تحلیل فراوانی نقطه ای جریان حداقل در مناطقی که آمار موجود است کار چندان دشمواری نیست با این وجود منطقهای کردن جریان حداقل که در واقع انتخاب یک توزیع منطقهای مناسب و برآورد صحیح از پارامترهای توزیع مورد نظر میباشد مسئلهای بوده که هیدرولوژیتها با آن سر و کار داشتهاند.
در سالهای اخیر روش گشتاورهای خطی 1 به این منظور گرفته شده است. هاسکینگ و والیس - 1993 - گشتاورهای خطی را برای انجام تحلیل فراوانی منطقهای توسعه دادند که ناجوری، همگنی ناحیهای و نکوئی برازش را مورد بررسی قرار میداد[7] مزایای گشتاورهای خطی منجر به این شد که ووگل و فنسی - - 1993 بیان کنند که استفاده از نمودار نسبت گشتاورهای خطی نسبت به نمودار گشتاورهای معمولی باید در اولویت قرار گیرد.
[19] در سالهای گذشته گشتاورهای خطی کاربرد گستردهای در تحلیل فراوانی منطقهای داشته است به طوریکه نمودار نسبت گشتاورهای خطی 2 از جمله نمودار نسبت گشتاورهای چولگی و کشیدگی خطی برای تمییز توزیعهای کاندیدا به کار میرود[17 ,16 ,9 ,7] در این مورد ابزارهای گرافیکی که برای انتخاب بهترین توزیع استفاده میشوند عبارتند از میانگین نمونه و خط بهترین برازش به نسبت گشتاورهای خطی نمونه است[15] تشابه بهترین خط برازش داده شده به دادهها با خط یک توزیع خاص در فضای ضریب چولگی و ضریب کشیدگی نشان دهندهء مناسب بودن آن توزیع برای توضیح دادههای ناحیهای است[20] میانگین نمونه نیز شاخص خوبی برای تعیین نوزیع مناسب است. محققین از هر دو روش برای انتخاب بهترین توضیح بهره گرفتهاند. ووگل و همکاران - - 1993، چو و همکاران - 1994 - و هاسکینگ و والیس - 1997 - از میانگین نمونه برای انتخاب بهترین توزیع سود جسته اند در حالیکه ووگل و همکاران - 1996 - روش خط بهترین برازش را معرفی کردهاند .
مواد و روشها
حوزه آبخیز سدسفیدرود در عرض جغرافیایی ، 34 درجه و 54 دقیقه تا 37 درجه و 49 دقیقه و طول جغرافیایی 46 درجه و 31 دقیقه تا 51 درجه و 4 دقیقه قرار گرفته است. مساحت حوزه نزدیک 6 میلیون هکتار میباشدکه برابر 3,6 درصد مساحت کل ایران است حوزه ی آبخیز سد سفیدرود، با بارش متوسط سالانه در حدود 415 میلیمتر، به عنوان یکی از مهمترین حوزه-های کشور است که از نظر تقسیمات سیاسی کشور در برگیرنده 9 استان است و از دو شاخه رودخانه اصلی، قزلاوزن از غرب و شاهرود از شرق تشکیل شده است. این حوزه به لحاظ موقعیت استراتژیک خود از شمال به خطالراس سلسله جبال البرز و از شرق به خطالراس کوههای زاگرس محدود میشود و تامین کننده آب مورد نیاز شرب و کشاورزی چندین استان کشور از جمله پایتخت است.
تعریف گشتاورهای خطی
همانطور که پیشتر نیز اشاره شد گشتاورهای خطی توابعی از گشتاورهای وزنی احتمال هستند [8] گشتاورهای خطی مناسبتر و آسانتر از گشتاورهای وزنی احتمال هستند چون میتوانند مستقیما به عنوان اندازههایی از مقیاس و شکل توزیع-های احتمال تشریح شوند [10] و از این نظر آنها مشابه و قابل قیاس با گشتاورهای متداول هستند.در حوزهء مسائل هیدرولوژیک گشتاورهای خطی برآوردگرهای ساده و کارایی از دادههای هیدرولوژیک و پارامترهای توزیع هستند.
