دوره ی بازگشت

هدف از این پژوهش تحلیل و بررسی ویژگی دوره های خشک و مرطوب ایران با بهره گیری از یک مدل آماری پیش بینی موسوم به زنجیره ی مارکوف است. داده های این تحقیق از پایگاه داده ی اسفزاری است. این داده ها شامل 7187 پیکسل و مدت 15991 روز از 1/1/1340 تا 11/10/1383 می باشد. با انجام آزمون خی دو برازش داده ها با مدل مرتبه ی اول زنجیره ی مارکوف دو حالته تأیید گردید. به دلیل کاربرد داده های یاخته ای و به منظور اطمینان بیشتر به صحت نتایج، آستانه ی 5/0 میلی متر برای تمایز یک روز مرطوب از روز خشک درنظر گرفته شد. ابتدا ماتریس فراوانی انتقالات تشکیل و سپس با روش حداکثر درست نمایی ماتریس احتمال انتقال ساخته شد. آنگاه با تعیین عناصر p (احتمال وقوع بارش) و q (احتمال عدم وقوع بارش) ویژگی های مارکوفی محاسبه شد. احتمالات ساده، ایستا و اقلیمی نیز در این نوشتار مقایسه گردید. دوره های بازگشت تری و خشکی و نیز دوره های بازگشت دو و سه روزه بارش محاسبه و نقشه های آن تهیه گردید. نتایج نشان داد برای تمامی ماه ها و فصول احتمال عدم وقوع بارش بیشتر است و برای هیچ یک از ماه های دوره ی مورد مطالعه فراوانی روزهای خشک کمتر از 21 روز نیست. طولانی ترین دوره ی تر مورد انتظار برای ماه اسفند 99/1 روز و طولانی ترین دوره ی خشک مورد انتظار مربوط به تیر ماه با 32/40 روز است. چرخه ی هوایی زمستان نشان داد که بعد از هر 74/5 روز خشک، 97/1 روز مرطوب رخ خواهد داد.

خشک سالی ها پدیده های حدی هستند که بر اساس خصوصیات تداوم در زمان و با توجه به اثرات مکانی آن ها توصیف می شوند و می توانند در هر وضعیت اقلیمی رخ دهند. شناخت و رفتار خشک سالی ها که ارتباط تنگاتنگ و بی واسطه ای با مدیریت منابع آب دارد، از اهمیت ویژه ای برخوردار است. هدف اصلی این مطالعه، ارزیابی ریسک خشک سالی با استفاده از توابع مفصل، در تحلیل دومتغیره پدیده ی خشک سالی در شرق کشور است. بدین منظور، ابتدا با استفاده از شاخص بارش استانداردشده ی اصلاحی (SPImod) خصوصیات خشک سالی شامل شدت و مدت استخراج گردید. در ادامه جهت ارزیابی ریسک خشک سالی و تحلیل دومتغیره ی آن، عملکرد 9 تابع مفصل کلایتون، علی-میخائیل-حق، فارلی-گامبل-مورگنسترن، فرانک، گامبل، گامبل-هوگارد، پلاکت، فیلیپ-گامبل و جوئی برازش بر داده های شدت و مدت خشک سالی مورد آزمون قرار گرفت. جهت تشخیص تابع مفصل برتر از معیارهای آکائیکه، حداکثر درست نمایی و ضریب نش-ساتکلیف استفاده گردید. نتایج نشان داد که توابع توزیع گاما و نمایی به عنوان توابع توزیع حاشیه ای برتر به ترتیب برای متغیرهای شدت و مدت خشک سالی شناسایی شدند و ضریب نش-ساتکلیف در محدوده ی 76/0 تا 99/0، میانگین مربعات خطا در محدوده ی 007/0 تا 034/0، جهت تعیین تابع مفصل برتر به دست آمد که تابع مفصل جوئی تابع برتر برای ایجاد توزیع دومتغیره در منطقه ی موردمطالعه شناخته شد. همچنین نتایج حاصل از ارزیابی ریسک خشک سالی با استفاده از دوره ی بازگشت توأم نشان داد که بیش ترین خطر ریسک مربوط به ایستگاه های بجنورد، سبزوار، تربت حیدریه و مشهد است؛ به طوری که در ایستگاه سبزوار حدود 53 درصد از کل ماه ها در طی دوره ی آماری خشک بوده است و برای ایستگاه بجنورد حدود 55 درصد است. نتایج حاصل از تحلیل ریسک بر مبنای دوره ی بازگشت و توابع مفصل می تواند اطلاعات مفیدی را در اختیار برنامه ریزان منابع آب، مسائل زیست محیطی، کشاورزان قرار دهد.

در این تحقیق تحلیل فراوانی خشکسالی هیدرولوژیک با استفاده از شاخص جریان رودخانه جهت ارزیابی و تحلیل وقوع زمانی و شدت خشکسالی در حوضه ی آبخیز سد درودزن در استان فارس، بررسی شد و نهایتاً جهت تحلیل پراکنش مکانی خشکسالی، پهنه بندی خشکسالی صورت گرفت. برای این منظور از آمار دبی ماهانه ی 5 ایستگاه هیدرومتری در حوضه ی آبخیز سد درودزن در طول 28 سال استفاده شد. پس از بررسی همگنی داده ها، برخی از سال ها که فاقد آمار دبی ماهانه در ایستگاه های منتخب بودند با استفاده از روش سال های مشترک و همبستگی بین آنها بازسازی شد. سپس مقدار شاخص خشکسالی جریان رودخانه در مقیاس های زمانی 3، 6، 9 و12 ماهه و طول دوره ی آمار 28 ساله در ایستگاه های منتخب محاسبه شد. نتایج حاصل از محاسبه ی شاخص جریان رودخانه افزایش شدت خشکسالی در سال های اخیر را نشان دادند. در ادامه با استفاده از آزمون نکویی برازش، آزمون های کای- اسکوئر و کلوموگروف- اسمیرنوف، توزیع نرمال برای شاخص جریان رودخانه 3 ماهه، توزیع مقادیر حدی تعمیم یافته برای شاخص جریان رودخانه 9 و6 ماهه، و توزیع نمایی برای شاخص جریان رودخانه 12 ماهه، به عنوان بهترین توزیع ها شناخته شدند. سپس دوره ی بازگشت مربوط به هر کدام از وضعیت های خشکسالی در هر یک از دوره های زمانی از روی منحنی تحلیل فراوانی هر ایستگاه به دست آورده شد و نقشه های پهنه بندی مربوط به آن ها ترسیم شد. نتایج به دست آمده از نقشه های پهنه بندی نشان داد که گستره ی شمال و شمال شرقی حوضه، خشکسالی شدیدتری را نسبت به دیگر نواحی تجربه می کند.

در تحقیقات منابع آب، تعیین دبی سیلاب حوضههای مختلف اهمیت بسیار زیادی دارد. بنابراین، این مطالعه با هدف تعیین حداکثر سیلاب با دوره بازگشت های 10، 25، 50 و 100 سال با استفاده از مدل رگرسیونی و خصوصیات فیزیوگرافی زیرحوضههای حوضه درهرود با مساحت 12900 کیلومتر مربع در استان اردبیل، انجام شده است. در این پژوهش، داده های دبی 16 ایستگاه هیدرومتری جمع آوری و تکمیل گردید و سیلاب با دوره بازگشتهای مختلف محاسبه گردید. سپس با استفاده از نرم افزارهای ArcGIS و WMS مشخصات فیزیوگرافی زیرحوضه ها، شامل مساحت، شیب، ضریب شکل و ارتفاع متوسط، زمان تمرکز و شماره منحنی زیرحوضه ها استخراج گردید و مدل رگرسیونی سیلاب ها محاسبه گردید. نتایج کالیبراسیون مدل نشان داد که میزان حداکثر دبی سیلاب برآورد شده توسط مدل رگرسیونی برای دوره بازگشت های مختلف به خوبی با سیلاب مشاهده شده مطابقت دارد. به طوریکه میزان ضرییب تبیین در دوره بازگشت های 10، 25، 50 و 100 سال به ترتیب برابر97، 6/96، 8/95 و 7/94 درصد برآورد گردید. نتایج نشان داد مدل رگرسیون خطی با دقت بسیار خوبی قادر به پیشبینی میزان سیلاب زیرحوضههای درهرود با استفاده از پارامترهای فیزیوگرافی حوضه میباشد و با افزایش دوره بازگشت به میزان جزئی از دقت مدل کاسته میشود. همچنین نمودارهای پراکندگی نشان داد که کلیه مدل ها بسیار جزئی از حالت کم برآورد برخوردار بودند و پراکندگی نقاط حول محور یک به یک برای تمام دوره بازگشت ها، بسیار مناسب بود.