تحلیل فراوانی منطقه ای جریان حداقل در حوزه آبخیز سد سفیدرود

در سال های اخیر وقوع خشکسالی خسارت های فراوانی را بر جای گذاشته است. به طوریکه خسارت های اقتصادی و اجتماعی ناشی از خشکسالی ها عموما بیشتر از سیلاب ها بوده است و همین امر متخصصین مربوطه را به بحث و بررسی در این زمینه سوق داده است. یکی از راههای بررسی خشکسالی تحلیل فراوانی جریان های حداقل رودخانه ای و استفاده از توزیع های آماری در برآورد دبی های کم آبی با دوره بازگشت های مختلف می باشد. برآورد نقطه ای جریان حداقل کار دشواری نیست با این وجود منطقه ای کردن مقادیر جریان حداقل و انتخاب توزیع فراوانی منطقه ای مناسب جهت برآورد مقادیر جریان حداقل در حوزه های فاقد آمار مسئله ای است که مورد توجه متخصصین امر قرار گرفته است. در این توزیع ها باید شاخص های مربوط محاسبه شده و سپس برآورد لازم صورت گیرد. تاکنون برآورد این شاخص ها از دو راه گشتاورها و بیشینه درست نمایی صورت گرفته است. یکی از روش های جدید که در این زمینه مورد استفاده قرار می گیرد، روش گشتاور l است. در این تحقیق سعی شده کارایی روش گشتاور l با روش های مرسوم قبلی مورد مقایسه قرار گیرد. بدین منظور از مجموع 41 ایستگاه آبسنجی واقع در حوزه آبخیز سد سفیدرود 26 ایستگاه به دلیل دارا بودن طول دوره آماری مناسب جهت انجام تحلیل فراوانی منطقه ای انتخاب شدند و مقادیر جریان حداقل 7 روزه به عنوان شاخص خشکسالی هیدرولوژیک در هر ایستگاه مورد محاسبه قرار گرفت. در ابتدا جهت بررسی همگنی منطقه مورد مطالعه آماره همگنی h با استفاده از برنامه کامپیوتری fortran مورد محاسبه قرار گرفت که نشان می داد منطقه مورد مطالعه کاملا ناهمگن می باشد (h1=13.68) جهت دستیابی به مناطق همگن ابتدا با استفاده از الگوریتم خوشه بندی فازی و نیز روش های آماری حوزه های مورد مطالعه بر اساس مشخصات فیزیوگرافی به سه دسته تقسیم شدند.نتایج محاسبه آماره همگنی h در هر یک از خوشه های ایجاد شده توسط دو روش نشان داد روش فازی نسبت به روش دیگر برتری دارد. با این وجود نتایج همگنی برای خوشه ها قابل قبول نبود. بنابراین از ترکیب متغیرهای فیزیوگرافی و اقلیمی جهت دسته بندی بندی ایستگاهها استفاده گردید. برای این منظور از 13 مشخصه شامل 8 گشتاور هیدرولوژیک و 5 مشخصه فیزیوگرافی، اقلیمی و جغرافیایی جهت استخراج عامل ها استفاده گردید و سپس با استفاده از تحلیل خوشه ای بر اساس عامل های مذکور کل منطقه مطالعه به دو بخش شرقی و غربی تقسیم گردید. نتایج روش گشتاورهای خطی همگنی بخش شرقی را مورد تایید قرار داد و همگنی قابل قبول برای بخش غربی نیز پس از حذف سه ایستگاه شاخص گیلوان، ینگی کند و فیروزآباد حاصل شد. بر اساس آزمون نکوئی برازش و با استفاده از آمارهzdist دو توزیع لجستیک تعمیم یافته (glog) و پیرسون نوع سه (piii) به عنوان توزیع های منطقه ای مناسب برای بخش شرقی و غربی معرفی شدند. جهت برآورد مقادیر جریان حداقل 7 روزه در دوره بازگشت های مختلف 2، 5، 10، 20، 50 و 100 سال از برنامه freq در محیط نرام افزار matlab استفاده گردید و با برازش توزیع فراوانی مناسب به داده های هر ایستگاه مقادیر جریان حداقل در دوره بازگشت های مختلف مورد محاسبه قرار گرفت. در ادامه درصد کاربری های اراضی مختلف به عنوان یکی از پارامترهای هیدرولوژیک با استفاده از نرم افزار arc view3.2 برای حوزه های بالادست هر ایستگاه استخراج گردید. برای انجام تحلیل فراوانی منطقه ای و ارتباط بین پارامترهای مختلف حوزه ها و مقادیر جریان حداقل با دوره بازگشت های مختلف از رگرسیون چند متغیره استفاده گردید و مجموعا 21 مشخصه اقلیمی، فیزیوگرافی و کاربری اراضی جهت تهیه مدلها به کار گرفته شد. نتایج تحلیل منطقه ای نشان داد که مساحت، شیب متوسط حوزه ها، شکل حوزه و نیز درصد اراضی مرتعی و بایر از عوامل موثر بر جریان حداقل در منطقه مورد مطالعه می باشند. در ادامه جهت تحلیل عدم قطعیت مدلها با استفاده از دو روش تقریب مجانبی و تحلیل بیزین از نرم افزار r برای محاسبه حدود اطمینان برآورد در روش تحلیل بیزین استفاده گردید. مقایسه نتایج دو روش نشان دهنده برتری کامل روش تحلیل بیزین نسبت به روش تقریب مجانبی است به طوریکه حدود اطمینان 95 درصد در روش اول نسبت به روش دوم میزان قابل توجهی کاهش پیدا کرد. جهت بررسی ارتباط توزیع ها با مشخصات فیزیوگرافیک، اقلیمی و طول دوره آماری مربوط به هر زیر حوزه از چهار مشخصه مساحت، بارش متوسط، ارتفاع و طول دوره آماری در هر ایستگاه استفاده گردید. نتایج نشان داد که با افزایش ارتفاع، افزایش متوسط بارش و کاهش مساحت مربوط به هر زیر حوزه از فراوانی توزیع های سه پارامتری کم می شود و تعداد توزیع های دو پارامتری زیاد می شود. در طول دوره آماری کم توزیعهای دو پارامتری موفق تر از توزیع های سه پارامتری بوده اند.