مدل سازی آماری سیلاب با استفاده از خصوصیات فیزیوگرافی در حوضه بازُفت

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار دانشگاه پیام نور اصفهان

2 کارشناس ارشد جغرافیای طبیعی دانشگاه آزاد اسلامی

چکیده

در این مقاله ضمن معرفی اجمالی حوضه بازُفت از زیر حوضه‌های رود کارون، به بحث در خصوص پیش‌بینی دبی‌های سیلابی با راه‌های متفاوت پرداخته شده است که هر یک از این روش ها نیازمند یکسری داده‌ها برای آن مناطق می‌باشد. با توجه به کمبود آمار در اکثر حوضه‌ها و زیرحوضه‌های کشور، راه‌حل‌هایی پیشنهاد شده که نیاز کمتری به آمار هیدرولوژیکی داشته باشند. یکی از راه‌حل‌ها، مدل‌بندی سیلاب‌هاست که با داشتن داده‌های ثابت فیزیوگرافی حوضه می‌توان اقدام به تخمین و برآورد سیلاب حوضه‌های فاقد آمار نمود. زیرحوضه‌های بازُفت ضمن دارا بودن پتانسیل بالای تولید سیلاب در بسیاری از موارد با مشکل کمبود آمار مواجه هستند. با وجود اطلاعات فیزیوگرافی و نقشه‌های رقومی منطقه و به کمک داده‌های موجود آماری در 30 حوضه مطالعه شده (نگاره 3) امکان  برقراری روابط منطقی بین خصوصیات فیزیوگرافی و دبی‌های سیلابی با دوره برگشت‌های متفاوت در هر زیرحوضه بررسی می‌شود و از طرفی برای سهولت کاربری‌های بعدی و به منظور قابلیت به روز نمودن اطلاعات و روابط یافت شده هر زیر حوضه، تشکیل یک بانک اطلاعاتی GIS ضروری به نظر می‌رسد. به منظور کنترل و مهار سیلاب، اطلاع از دبی سیلاب (با دوره‌های برگشت متفاوت) به عنوان مهمترین پارامتر معرف سیلاب، از اهمیت خاصی برخوردار است. برای تخمین سیلاب در حوضه‌هایی که طول دوره آماری کوتاهی دارند برقراری رابطه منطقه‌ای بین خصوصیات  فیزیوگرافی حوضه یا هر زیرحوضه منطقی به نظر می‌رسد. پس از تطویل و تکمیل آمار، به کمک نرم افزار SMADA  توزیع‌های مختلف آماری بر داده‌ها برازش داده شده است. مقادیر پیش‌بینی شده حاصل از توزیع‌های آماری (لوگ پیرسون تیپ3، پیرسون تیپ3، گامبل) و داده‌های مشاهداتی برای شناخت مناسبترین توزیع از آزمون در حداقل مربعات استفاده شد و برای هر ایستگاه یک توزیع انتخاب گردید. به کمک این توزیع‌ها دبی با دوره برگشت‌های متفاوت 2 تا 1000ساله برآورد گردید. سپس با استفاده از رگرسیون خطی و غیرخطی چند متغیره و به کمک نرم‌افراز Minitab  روابطی بین خصوصیات فیزیوگرافی حوضه (همچون مساحت، محیط، شیب متوسط حوضه، طول آبراهه اصلی و ضریب شکل) و دبی‌های پیش‌بینی شده با دوره برگشت‌های مختلف برقرار گردید، که نتایج ذیل حاصل شد. در مدل‌های برآورد دبی با دوره برگشت کوتاه مدت، پارامترهای بیشتری در مدل پیش‌بینی سیلاب دخیل می‌باشند.

عنوان مقاله [English]

Flood statistical modeling using physiographic properties In the Basin Basin

نویسندگان [English]

  • Houshmand Ata'ii 1
  • Sorayya Alijani Alijanvand 2
1 Assistant Professor of Payame Noor University of Isfahan
2 Master of Natural Geography Islamic Azad university
چکیده [English]

The present article shortly introduces Bazoft basin   (one of Karun subbasins) and discusses different methods of predicting flood discharges, all of which requires specific local data. Due to lack of statistics in most basins and subbasins of the country, the suggested solutions require less hydrological statistics. Flood modelling is one of these solutions which requires fixed physiographic data and can be used for estimating and evaluating floods in basins which lack statistics. Bazoft subbasins have the potential to produce flood, while they face lack of statistics in many cases. With physiographic information and digital maps of the area and also with available statistical data in 30 studied basins (figure 3), the possibility of establishing logical relations between physiographic features and flood discharges with different return periods will be investigated. On the other hand, a GIS data bank seems necessary for easy access in later applications and capability of updating information and relations in any of these subbasins. Information on flood discharge (with different return periods), as the most important distinguishing parameter of floods, is especially important. In floods with shorter statistical period, establishing a regional relation between physiographic characteristics of the basin or subbasin seems logical. After completing and prolonging statistics, different statistical distributions will be fitted using SMADA software. Predicted value of statistical distributions (Log Pearson type3, Pearson type3, Gamble) and observational data were used to find the most appropriate distribution in least squares test and a distribution was selected for each station. With these distributions, flood discharges with different return periods of 2 to 1000 years were estimated. Then, physiographic features of the basin (like area, perimeter, and average slope of the basin, length of the main canal and shape coefficient) were linked with predicted discharges of different return periods using linear regression and multi-variable nonlinear regression in Minitab software. A larger number of parameters are involved in flood predicting models used for estimating discharges with short return periods.

کلیدواژه‌ها [English]

  • flood modelling
  • physiographic features
  • statistical distributions
  • Bazoft

1-ضیایی، حجت الله، کاربرد قوانین آماری در هیدرولوژی مهندسی، انتشارات جهاد دانشگاهی، 1380.

2-قربانی گلزاری نژاد، م. بررسی مدل‌های منطقه‌ای سیلاب ها (مطالعه موردی در حوضه آبخیز آجی چای) پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تهران، 1382.

3-وزارت نیرو، بولتن کمیسیون آب، بهار 1383.

4-نجمایی،م. هیدرولوژی مهندسی، جلداول و دوم، انتشارات دانشگاه علم و صنعت، 1380.

5- شرکت مهندسین مشاور یکم. مطالعه احیا اراضی کشاورزی حوضه کارون، جلد هشتم، منابع آب و هیدرولوژی، 1382.

6- اسلامیان،س. کاربرد مدل‌های تجربی و احتمالاتی در برآورد جریان سطحی و دبی‌های اوج سیلاب برای حوضه‌های مرکزی ایران، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس، 1379.

7-اسدی، ع. بررسی هیدرولوژی سرشاخه‌های کارون، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، رشته منابع آب، دانشگاه تهران، 1385.

8-جلالی، ع. گزارش هواشناسی حوضه‌های کرخه، دز، کارون و زاینده‌رود، طرح جامع آب کشور،1382.

9-روانبخش،ع. بررسی هیدرولوژی حوضه آبخیز کارون، پایان نامه کارشناسی ارشد، رشته منابع آب، دانشگاه تهران، 1377.

10-شرکت مهندسین مشاور جاماب وابسته به وزارت نیرو، طرح جامع آب کشور حوضه آبخیز دز و کارون، 1378.

11- ایزدبخش،م.س، اسلامیان.س، موسوی، مدلهای برآورد حداکثر دبی میانگین روزانه با برخورداری از ویژگی‌های فیزیوگرافیک برای حوضه‌های آبخیز غرب ایران، مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، جلد پنجم، شماره دوم، 1380.

12-موسوی، ه.ع. سپاسخواه، تخمین دبی حداکثر روزانه در حوضه‌های آبخیز فاقد  آمار در استان فارس، مجموعه مقالات اولین کنفرانس هیدرولوژی ایران، شرکت مهندسین مشاور مهاب قدس، 1368.

13-حسام،م.م، مفتاح حلقی. ارائه مدل سیلاب منطقه‌ای حوضه آبخیز گرگانرود. علوم کشاورزی و منابع طبیعی، سال ششم، شماره چهارم، زمستان 1378.

14- خانجانی، م. غ، بارانی.ح، گل محمدی. مدل‌بندی سیلاب‌های منطقه‌ای رودخانه‌ها در حوضه جازموریان استان کرمان، پنجمین سمینار مهندسی رودخانه، 1377.

15- موحددانش،ع.ا، فاخری. مدل‌بندی سیلاب‌های منطقه‌ای در شرق دریاچه ارومیه اولین سمینار مهندسی رودخانه، 1369.

16- اوربان،ج(ترجمه هادی خطیبی). روش آنالیز فرکانس سیلاب رودخانه‌ها، تحلیل فراوانی سیلاب رودخانه کشف رود در ایستگاه آق دربند، وزارت نیرو، امور نظارت و برنامه‌ریزی آب، 1385.

17- موحد دانش، ع. هیدرولوژی آبهای سطحی ایران انتشارات سمت، 1383.

18- افشین، ی. رودخانه‌های ایران، جلد اول، وزارت نیرو، شرکت مهندسین مشارو جاماب، 1382.

19- علیزاده، ا. اصول هیدرولوژی کاربردی، انتشارات آستان قدس رضوی، 1383.

20-کایت، ج. دبلیو(ترجمه بزرگ نیا،1،1.علیزاده، م. نقیب زاده، ح. خیابانی) تحلیل وقایع و ریسک در هیدرولوژی، انتشارات آستان قدس رضوی، چاپ اول، 1382.

21- مقدم،ر. تعیین دبی ماکزیمم لحظه‌ای در حوضه‌های آبخیز فاقد آمار سد زاینده‌رود، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، 1378.

22- باقری، ر. تعیین دبی ماکزیمم لحظه‌ای در حوضه‌های آبخیز فاقد آمار سد زاینده‌رود پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، 1382.

23- عرب خدری،م. بررسی سیلاب‌های حداکثر حوضه‌های آبخیز شمالی، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه تهران، 1378.

24- Sanyu Consulting in a Corporation. The Study on watershed management Plan for Karoon river in Islamic Republic of December 2000.

25- Riggs, H.C. Regional Analysis of Stream Flow characteristics, Techniques of water Resources, investigations, USGS Publication, Book4, 1999.

26- Stamey, T.C. and G.W. hess. Techniques for Estimating Magnitude Frequency of Floods in Rural Basins in Georgia. Water Resources investigation Report 93-4016, USGS Publications, 2004.

27- Moore, R.j. Combined Regional Flood Frequency Analysis and Regression Catchments Characteristics Maximum Likelihood Estimation. Proceedings of the international Symposium on Frequency and Risk Analysis, Louisiana Siate University. Baton Rouge, USA, 2007.

28- Caunti, P. and U. Moisello. Methods for Estimating the peak Dischrge. Proceedings of the international Symposium on Flood Frequency and Risk Analysis, Louisiana state University, Baton rouge,USA,2004.

29- Heinz D.F. and J.R. Stedinger. Using Regional Regressing Within index Flood Procedures and an Empirical Bayesian Estimator. Journal of Hydrology 210. 1998.

30- Cunnane, C. Statistical Disteibution for Flood Frequency Analysis. WMO NO.718,2002.

31- Acreman, M.C. Predicting of Peak flows on Small Watersheds in Oergon for in Culvert Design. Water Resoure. Buul. 30(10), 1994.

32- Mimikou, M. and J. Gordios. Regional Analysis of the Mean Annual Flood and of Flood Frequency Characteristics, pore of the Baltimore symp, IAHS. Publ. 191, 2000.

33- Varshney, R. S. Engineering Hydrology. Second Ed, New Delhi, India, 1979.

34- Movahed- Denesh. A. Determination of Equation Q=f (h) Using the data Obtained from Velocity measurements. The 15th Iranian Mathematics Confrence, Shiraz Iran, 2004.

35- Movahed-Danesh, A. Mathematical of  Regional Floods. 19 th Iranian Mathematical Conference Rasht. Iran 2003.

36- Muterja K.n. Applied Hydrology. MC Graw Hill.2001.

37- Lenard, k. and R. pere. Finding Groups in Data-an introduction to Cluster Analysis. John Wiley and Sons inc, 1998.

38- Charles, H. Statistical Methods in Hydrology. The lowa State University Press, Ames, LOWA,USA, 2003.