استفاده از رویکرد چند متغیره در تحلیل پدیده‌های هیدرولوژیک (مطالعه موردی: پدیده سیلاب در حوزه آبخیز سد بوستان، استان گلستان)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی آبخیزداری، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

2 گروه مهندسی آب، دانشکده مهندسی آب و خاک، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

چکیده

عدم لحاظ شدن اثر توأم متغیرهای وابسته در تحلیل فراوانی یک رویداد منجر به کم تخمینی یا بیش تخمینی خطر ناشی از یک رویداد می‌گردد. بنابراین باید در طراحی سازه‌های هیدرولیکی و مدیدیت کنترل سیلاب تحلیل چندمتغیره صورت گیرد. در این تحقیق به منظور انجام تحلیل فراوانی سیل، دو سری زمانی حداکثر سالانه یکی بر مبنای دبی و دیگری بر مبنای حجم به عنوان معیارهای حدی بودن در مقیاس زمانی روزانه استخراج گردید. بدین منظور یک سری 40 ساله از داده‌های رواناب ثبت شده در ایستگاه هیدرومتری تمر در بالا دست سد بوستان مورد استفاده قرار گرفت. همچنین از توابع مفصل به عنوان بهترین ابزار در تحلیل فراوانی چندمتغیره استفاده شد. نتایج نشان داد که مفصل فرانک و t-EV، به ترتیب برازش بهتری برای سری‌های دبی و حجم داشتند. سپس براساس تابع مفصل منتخب، برای هر دو سری دبی و حجم، دوره بازگشت‌های دومتغیره، محاسبه گردید و مقادیر دوره بازگشت به دست آمده از توابع مفصل منتخب با دوره بازگشت یک‌متغیره مورد مقایسه قرار گرفت. برای رویدادی با مقادیر دبی و حجم به ترتیب برابر m3/s 272 و MCM 38 در دوره بازگشت 100 سال در سری معیار حدی دبی، دوره بازگشت برای حالت توأم «و» 635 سال و برای حالت توأم «یا» 54 سال به دست آمد. در نتیجه می‌توان گفت تحلیل چندمتغیره با استفاده از توابع مفصل به واسطه در نظر گرفتن وابستگی بین متغیرها، نسبت به تحلیل یک‌متغیره جامع‌تر بوده و عملکرد بهتری دارد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Application of multivariate approach in the analysis of hydrological phenomena (Case study: Flood in Boostan Dam watershed, Golestan Province)

نویسندگان [English]

  • Zeynab Afsharypour 1
  • Abdolreza Bahremand 1
  • Mohammad Abdolhosseini 2
1 Department of Watershed Management, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
2 Water Engineering Department, College of Water and Soil Engineering, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
چکیده [English]

Not considering the interaction of dependent variables in the univariate frequency analysis can be led to underestimate or overestimate the hazard related to a certain event. In this research, in order to flood frequency analysis, two daily time-series of discharge and volume were extracted based on annual maximum as the criteria for extremeness. To meet the aim, a 40 year recorded series of runoff data in Tamer hydrometric station –located in the upstream of Boustan dam- was used. Also, the Copula functions were used as the best tool for multivariate analysis. Based on the results, Frank and t-EV copula functions had a better fitness for the discharge and volume series, respectively. Then, bivariate return periods were computed for both series of discharge and volume based on the selected copula function and the obtained values were compared with the univariate return period. For example, for an event with the discharge and volume of 272 m3/s and 38 mm, respectively and with a return period of 100 years, the value of return period was obtained to be 635 years in the joint case of “and” and 54 years for the joint case of “or”. Also, the quantile values of discharge and volume in both series was estimated based on the selected copula that can play an important role in designing a safe and cost effective structure. As a result, it can be stated that multivariate analysis using copula function is more comprehensive and more accurate comparing the univariate analysis.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Flood
  • Copula
  • Bivariate frequency analysis
  • Bivariate return period