پیش بینی احتمال وقوع سیل و حداکثر بارش متحمل زیر حوضه پلدختر با استفاده از روش سری های جزیی

نوع مقاله: پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه آزاد اسلامی، واحد خرم آباد، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، خرم آباد، ایران

2 دانشیار اقلیم شناسی، دانشگاه سیستان و بلوچستان، دانشکده جغرافیا و برنامه ریزی محیطی، گروه جغرافیا طبیعی، زاهدان، ایران

3 کارشناس ارشد آب های زیرزمینی، دانشگاه ازاد اسلامی، واحد علوم تحقیقات، گروه زمین شناسی، تهران، ایران

چکیده

سیل پدیده‌ا‌ی ‌طبیعی ‌است‌که ‌جوامع ‌بشری‌آن را به ‌عنوان ‌یک ‌واقعه‌ی ‌اجتناب ‌ناپذیر پذیرفته‌اند. اما رویداد، اندازه ‌و تکرار سیل‌ناشی‌از عوامل‌متعددی ‌است‌که‌بسته ‌به ‌شرایط اقلیمی‌، طبیعی‌و جغرافیایی‌هر منطقه ‌تغییر می‌کند. سالانه در نقاط مختلف دنیا، جان و مال بسیاری از مردم بر اثر سیل به مخاطره می‌افتد و میلیون‌ها تن خاک ارزشمند به وسیله‌ی سیل تخریب می‌شود. سیل یکی از زیان‎بارترین بلایای طبیعی جهان محسوب می‎شود، بررسی‎های آماری نشان داده است که حدود 70 درصد خسارات  بلایای طبیعی در ایران ناشی از سیلابها می باشد. دراین پژوهش به برآورد احتمال وقوع سیل  و حداکثر بارش متحمل در زیر حوضه پلدختر با استفاده از روش سری های جزیی اقدام شده است، تعداد 20 بارش سنگین 24 ساعته بیش از 40 میلیمتر و تعداد 30 سیل با دبی بیش از 500 متر مکعب در ثانیه انتخاب گردید. معیار برای انتخاب سیل ها  این بوده است که، اولاً سیل متصل به سیل قبلی نباشد. بدین منظور فاصله زمانی بین نقطه اوج دو سیل از یکدیگر، باید حداقل 3 برابر مدت زمانی باشد که دبی سیل از مرحله شروع تا رسیدن به دبی نقطه اوج هیدروگراف لازم دارد. دوماً مقدار دبی پس از سیلاب اول و قبل از شروع سیل دوم به کمتر از یک سوم دبی اوج سیل اول رسیده باشد. سپس بر اسال روش سری های جزیی به برآورد دبی سیل و حداکثر بارش متحمل 24 ساعته در دوره های بازگشت 2 ،5، 10، 25، 50، 100 و 200 ساله پرداخته شده است. نتایج نشان داد که هر سال به احتمال 99/99 درصد سیلی با میزان دبی 32/606 متر مکعب و بارش 24 ساعته ای به میزان 07/43 میلیمتر در زیر حوضه پلدختر به وقوع می پیوندد.

کلیدواژه‌ها


پیش بینی احتمال وقوع سیل و حداکثر بارش متحمل زیر حوضه پلدختر با استفاده از روش سری های جزیی

 

مهدی مهدی نسب[1] *، تقی طاوسی [2]، رضا میرزایی[3]

تاریخ دریافت: 23/11/91          تاریخ پذیرش: 17/2/93

 

چکیده

سیل پدیده‌ا‌ی ‌طبیعی ‌است‌که ‌جوامع ‌بشری‌آن را به ‌عنوان ‌یک ‌واقعه‌ی ‌اجتناب ‌ناپذیر پذیرفته‌اند. اما رویداد، اندازه ‌و تکرار سیل‌ناشی‌از عوامل‌متعددی ‌است‌که‌بسته ‌به ‌شرایط اقلیمی‌، طبیعی‌و جغرافیایی‌هر منطقه ‌تغییر می‌کند. سالانه در نقاط مختلف دنیا، جان و مال بسیاری از مردم بر اثر سیل به مخاطره می‌افتد و میلیون‌ها تن خاک ارزشمند به وسیله‌ی سیل تخریب می‌شود. سیل یکی از زیان‎بارترین بلایای طبیعی جهان محسوب می‎شود، بررسی‎های آماری نشان داده است که حدود 70 درصد خسارات  بلایای طبیعی در ایران ناشی از سیلابها می باشد. دراین پژوهش به برآورد احتمال وقوع سیل  و حداکثر بارش متحمل در زیر حوضه پلدختر با استفاده از روش سری های جزیی اقدام شده است، تعداد 20 بارش سنگین 24 ساعته بیش از 40 میلیمتر و تعداد 30 سیل با دبی بیش از 500 متر مکعب در ثانیه انتخاب گردید. معیار برای انتخاب سیل ها  این بوده است که، اولاً سیل متصل به سیل قبلی نباشد. بدین منظور فاصله زمانی بین نقطه اوج دو سیل از یکدیگر، باید حداقل 3 برابر مدت زمانی باشد که دبی سیل از مرحله شروع تا رسیدن به دبی نقطه اوج هیدروگراف لازم دارد. دوماً مقدار دبی پس از سیلاب اول و قبل از شروع سیل دوم به کمتر از یک سوم دبی اوج سیل اول رسیده باشد. سپس بر اسال روش سری های جزیی به برآورد دبی سیل و حداکثر بارش متحمل 24 ساعته در دوره های بازگشت 2 ،5، 10، 25، 50، 100 و 200 ساله پرداخته شده است. نتایج نشان داد که هر سال به احتمال 99/99 درصد سیلی با میزان دبی 32/606 متر مکعب و بارش 24 ساعته ای به میزان 07/43 میلیمتر در زیر حوضه پلدختر به وقوع می پیوندد.

 

واژه­های کلیدی:سیل، شهرستان پلدختر، سری های جزیی،دوره بازگشت، حداکثر بارش متحمل


مقدمه

افزایش دمای جهانی طی قرن بیستم، تغییرات بارشی- رطوبتی را به دنبال خواهد داشت. زیرا انتظار می­رود تغییرات دمایی موجب تغییر الگوی چرخش اتمسفری و تغییر ظرفیت رطوبتی و نقطه اشباع شود. اندازه­گیری و تحلیل بارش نشان می­دهد که از آغاز تا پایان قرن بیستم بارش خشکی­ها 2 درصد فزونی یافته است. اگرچه این افزایش از لحاظ آماری معنی­دار است. اما نه از مقیاس مکانی و نه در بازه زمانی یکنواخت نیست (12). افزایش بارندگی­های سنگین حتی همزمان با کاهش مجموع بارندگی قابل رویت است. امروزه به علت عدم توازن مسائل زیست محیطی و تخریب ناشی از فعالیت­های انسان، مشکلات زیادی در جهت مهار سیلاب­ها وجود دارد و هر ساله سیلاب­ها، خسارت­های زیادی به زمینهای کشاورزی وارد می­کنند، همچنین تلفات جانی و زیانهای مالی فراوانی به همراه دارند. به همین دلیل، لزوم تحقیق در امور مربوط به پیش­بینی و کنترل سیلابها احساس و در این زمینه اقدامهایی صورت گرفته است. در طراحی بیشتر سازه­های آبی از قبیل سرریزها، مجاری فاضلابهای شهری، طرحهای کنترل سیلاب و برنامه­ریزی مهندسی در حوزه­های آبخیز، بیشترین بده سیل اهمیت زیادی دارد (13). هر جریان سطحی آب، صرف­نظر از عامل ایجادکننده آن در صورتی سیل تلقی می­شود که جریان آب در مقطع رودخانه بیش از جریان عادی باشد، تداوم زمانی آن محدود بوده، جریان آب از بستر طبیعی تجاوز کند، اراضی پست و حاشیه رود را فرا گیرد و خسارات جانی و مالی به همراه داشته باشد (8). پیش­بینی سیلاب از دو دیدگاه هیدرولوژی و دیگری هواشناسی قابل توجه می­باشد. در دیدگاه هیدرولوژی هدف اصلی از پیش­بینی سیل، برآورد دبی جریان است که در یک دوره بازگشت مشخص احتمال وقوع آن وجود دارد. برای این منظور روشها و معادله­های ریاضی زیادی ارائه شده که این نیاز را برآورده        می­سازند، از جمله می­توان به روش­های مبتنی بر سطح حوضه، روش­های مبتنی بر خصوصیات گیتانگاری حوضه، شرایط بارندگی، معادلات عاملی یا ژنتیکی اشاره نمود (16). تحلیل فراوانی وقایع، مجموعه روش­هایی می­باشند که با استفاده از قوانین احتمالات به بررسی احتمال تکرار یک پدیده در طول زمان می پردازد. هدف از این تحلیل­ها به دست آوردن دوره بازگشت وقایع و مقدار یک واقعه به ازای دوره برگشت مشخص می­باشد. از آنجا که پیش بینی جریان رودخانه در منابع آب از اهمیت زیادی برخوردار است، محققین طی چندین دهه گذشته روش­های مختلفی را در این زمینه مورد تحقیق و بررسی قرار داده­اند، روشهای پیش­بینی رایج را به طور عمده می­توان به روش­های سری­های زمانی، مدلهای رگرسیونی و مدلهای حوضه آبریز تقسیم نمود.

 Liong et al., (2000) برای پیش­بینی سیل های مخرب بنگلادش، از روش شبکه عصبی استفاده نمودند و نتایج مطالعات آنها روش موردنظر را با آنالیز حساسیت، قابل پذیرش  می­داند.   Adamowski (2000) در پژوهشی به مقایسه روش­های ناپارامتری وگشتاورهای خطی در تحلیل منطقه­ای سیلاب حوضه­های واقع دراستانهای انتاریو و کبک کانادا پرداخت. وی در پژوهش خود، از داده­های حداکثر سالیانه و سری­های جزئی سیلاب استفاده کرد.  او در نخستین گام، حوضه­های مورد بررسی را بر اساس شکل تابع تجمعی و زمان وقوع سیل به 9 ناحیه همگن تقسیم نمود، به طوری که نواحی همگن مکانیسم تولید سیلاب مشابه داشتند. نتایج این پژوهش نشان­دهنده ناکارآمدی مدلهای ناپارامتری در جداسازی مکانیسم­های مختلف سیلاب و در پی آن ضعف در تعیین نواحی همگن می­باشد.

 Foody et al., (2004) در منطقه­ای در غرب مصر از مدل  HEC-HMS به منظور برآورد دبی حداکثر سیل زیرحوضه­ها استفاده نمودند: نتایج اجرای مدل نشان­دهنده این بود که دو زیرحوضه در معرض دبی پیک بیش از 115 مترمکعب در ثانیه بوده و به عنوان مناطق حساس محسوب می­شوند.

 Kumar and Chatterjee (2005) با استفاده از آزمون­های ناهمنوایی و ناهمگنی، نمودار نسبت­های گشتاورهای خطی و آزمون نیکوئی برازش معرفی شده توسط هاسک ینگ و وال یس، به تحلیل فراوانی سیلاب منطقه­ای پرداخت.  نتایج نشان داد تابع توزیع مقادیر حدی تعمیم یافته، بهترین برازش را با آمار سیلاب حوضه آبریز براهماپوترای شمالی هند دارد. او به کمک این تابع و با استفاده از رابطه همبستگی بین ویژگی­های حوضه و متوسط دبی اوج سالانه به تخمین سیلاب­های با دوره بازگشت مختلف پرداخت. et al., Ouarda (2006) در حوزه­های آبخیز استان کبک کانادا، اقدام به منطقه­بندی مناطق همگن بر اساس دو روش سنتی ترسیم فیزیوگرافی مناطق همگن و دیدگاه هیدرولوژیکی آستانه دبی پیک با تجزیه و تحلیل فصلی فراوانی منطقه­ای سیلاب نمودند، و روش مبتنی بر پایه تجزیه و تحلیل فصلی فراوانی منطقه­ای سیلاب را در منطقه­بندی مناطق همگن را مناسب  دانستند.  HijaziZadeh and SalehiPake (2002) با استفاده از آمار دبی حداکثر لحظه­ای و هم زمانی آن با بارش بیشینه 24 ساعته، حداکثر بارش متحمل حوزه آبریز ماملو را در زمان­های 72، 48، 24 ساعته به ترتیب 6/126، 7/183 و 6/229 میلیمتر را محاسبه کرده­اند.

et al., Khoshhal (2005) در پژوهشی به کاربرد مدل ترکیبی گامبل در تجزیه و تحلیل فراوانی بارش­های حداکثر حوضه در کارون شمالی پرداخته­اند و نتایج نشان­دهنده دقت بیشتر روش مذکور نسبت به روش یک متغیره گامبل می­باشد.

Negaresh et al., (2011) در پژوهشی به بررسی شدت سیل­خیزی رودخانه کشکان پرداخته­اند و به این نتیجه دست یافته­اند که با وجود ثبات میانگین بارش سالانه، ضریب رواناب سالانه دارای روند افزایشی، پرشیب و معنی­دار می­باشد. مقایسه میانگین دهه اول و دهه دوم دوره بیست و نه ساله نشان داد که ضریب رواناب سالانه در دهه دوم 57 درصد نسبت به دهه اول افزایش یافته است.

 

مواد و روش­ها

موقعیت جغرافیایی حوضه آبریز مورد مطالعه:

زیرحوضه پلدختر یکی از 8 زیر حوضه رودخانه کشکان، به دلیل قرار گرفتن در نزدیکی نقطه خروجی آن حوزه آبخیز به عنوان سیل­خیزترین زیرحوضه محسوب می­شود. این زیر حوضه در عرض جغرافیایی 33 درجه و 5 دقیقه تا 33 درجه و 17 دقیقه شمالی و طول 47 درجه و 5 دقیقه تا 47 درجه 52 دقیقه شرقی گسترش دارد و یک آبراهه اصلی و چندین آبراهه ادواری شبکه زهکشی این زیرحوضه را تشکیل داده­اند (شکل 1).


 

 

 

 

شکل 1- پراکنش جغرافیایی زیر حوزه پلدختر در حوزه کشکان و حوزه­های اصلی کشور

 

خصوصیات فیزیکی حوضه به مجموعه پارامترهایی گفته می­شود که مقایر آنها برای حوزه آبخیز نسبتاً ثابت است و در واقع نشان دهنده وضع ظاهری حوضه می­باشند. پارامترهای فیزیکی از این نظر حائز اهمیت می­باشند که میان آنها و رواناب حاصل از بارش­های جوی روابطی وجود دارد. بنابراین مهمترین پارامترهای مورد نیاز با استفاده از GIS محاسبه گردید (جدول 1).

 

 

 

جدول 1- خوصصیات فیزیکی زیر حوضه پلدختر

خصوصیات فیزیکی

مقادیر

طول آبراهه اصلی Km

52

مساحت Km2 

89/749

ضریب فشردگی

33/1

محیط km

130

ارتفاع متوسط به متر

999

تراکم زهکشی Km/Km2

72/0

زمان تمرکز به ساعت

6

شیب متوسط به درصد

93/26

ضریب فرم

22/0

 

داده­ها و روش­شناسی:

 

جهت انجام این تحقیق از داده­های 30 سیل شدید روزانه بیش از  500 و تعداد 20 بارش شدید 24 ساعته بیش از  40در طی دوره آماری 1390-1360، در زیر حوضه پلدختر استفاده شده است. در این پژوهش سیل­های انتخاب شدند که اولاً سیل متصل به سیل قبلی نباشد (بدین منظور فاصله زمانی بین نقطه اوج دو سیل از یکدیگر، باید حداقل 3 برابر مدت زمانی باشد که دبی سیل از مرحله شروع تا رسیدن به دبی نقطه اوج هیدروگراف لازم دارد) دوماً مقدار دبی پس از سیلاب اول و قبل از شروع سیل دوم به کمتر از یک سوم دبی اوج سیل اول رسیده باشد.ابتدا داده­های مورد نظر از بانک اطلاعات رایانه­ای و دفاتر آمار سازمان آب منطقه­ای استان لرستان گردآوری شد و در نرم­افزار SPSS آزمون­های آماری (همگنی داده­ها و بازسازی داده ناقص و آزمون کفایت داده­ها) بر روی این داده­ها صورت گرفت. سپس جهت تعیین بهترین تابع توزیع احتمال برای بارش و سیل­ها در نرم افزار SPSS از آزمون تست کولموگروف اسمیرنوف استفاده شد. در این آزمون داده­های مورد استفاده از توزیع نرمال تعبیت نموده­اند ( جدول 2). جهت انتخاب بهترین برازش تابع توزیع احتمال برای داده­های دبی و بارش از روش گرافیکی (Q-Q) استفاده گردید. در نمودارهای (Q-Q) محور افقی چندک­های مشاهداتی و محور عمودی چندک­های توزیع را نشان می­دهد. بر اساس روش گرافیکی نیز، داده­های مورد استفاده از توزیع نرمال تعبیت می­کنند (شکلهای 2 و 3).

 

 

 

 

 

جدول 2- محاسبه توزیع نرمال داده های انتخابی بر اساس  تست کولموگروف اسمیرنوف

 

 

 

 

 

 

       شکل 2-  نمودار  Q-Qبارش 24 ساعته پلدختر                      شکل 3-  نمودار  Q-Qدبی سیلابی پلدختر   

 

 

برای سنجش میزان کفایت داده­ها، مارکوس رابطه شماره 1 را ارائه نمود (7). که بر اساس این رابطه می توان حداقل تعداد داده­های لازم در سطح اعتماد مورد نظر به دست آورد:

 رابطه (1)

N=(4.3tlogR+6

که در این رابطه، N= حداقل تعداد داده های لازم، T= مقدار تی استیودنت و R= نسبت مقدار عددی متغیر مورد نظر در دوره بازگشت می باشد. نتایج کفایت دوره آماری داده ها مورد مطالعه در حوضه کشکان بر اساس رابطه (1) حداقل 9 سال می­باشد که در این پژوهش بازه زمانی داده­ها 30 می­باشد.

بر اساس آزمون یک دامنه T تست به احتمال 95 درصد حداقل و حداکثر دبی سیلاب به ترتیب 94/732 و 48/636 متر مکعب و بارش متحمل 24 ساعته 01/66 و 29/50 میلمتر می باشد(جدول 3).

 

 

جدول 3= نتایج حاصل از آزمون یک دامنه T تست دبی سیلابی و حداکثر بارش متحمل ایستگاه پلدختر

 

آزمون T

درجه آزادی

سطح معناداری 99 درصد

میانگین اختلاف

احتمال وقوع در سطح 95 درصد

کمینه

بیشینه

سیل

035/29

29

000/0

71/684

48/636

94/732

حداکثر بارش متحمل

49/15

19

000/0

15/58

29/50

01/66

 

 

با توجه به عدم وجود ایستگاه باران­سنج ثبات در حوزه آبخیز مورد مطالعه و همچنین بدلیل عدم وجود ایستگاه هیدرومتری در آن تخمین ارتفاع بارشهای کوتاه­مدت مشکل به نظر می رسد. بنابراین برای بدست آوردن شدت بارندگی در حوضه مورد مطالعه از روش قهرمان که روش مناسبی برای تخمین مقدار بارندگی با زمان تداوم پانزده دقیقه تا بیست ساعت با دوره بازگشتهای 2 تا 100 سال میباشد از رابطه (1) استفاده نموده و ضمناً جهت محاسبه بارندگی یک ساعته با دوره بازگشت 10 سال از رابطه (2) استفاده شده است.

 

= (0.4525+ 0.2472)    (2) رابطه

رابطه(3)               0.8  =  

 

که در این روابط

T: دوره بازگشت به سال

t: مدت دوام بارندگی بر حسب ساعت

P: مقدار بارندگی با دوام t ساعت و دوره T  سال بر حسب میلی متر

 : بارندگی یک ساعته با دوره بازگشت ده سال

X: متوسط ماکزیمم بارندگی 24 ساعته بر حسب میلی متر

y: متوسط بارندگی سالانه بر حسب میلی متر

 

         

رابطه (4)                                      

با در نظر گرفتن توزیع اکسپونانسیل، مقدار  از رابطه (5) بدست می آید.

  رابطه (5)                    

مقدار متغیر مورد بررسی با دوره بازگشت مورد نظر بر اساس رابطه(6) بدست می آید:

Qtr=q+ln+رابطه (6)                         

مقادیر متوسط عناصر مورد بررسی را  با رابطه(7) برآورد نمود:

Q= q+                رابطه (7)


نتایج

 

در طراحی کلیه سازه­های هیدرولیکی و آبخیزداری دانستن مجموعه­ای از اطلاعات مربوط به بارندگی ضروری است. منحنی­های IDF احتمال عدم تجاوز (دوره بازگشت به سال) مقادیر بیشینه بارندگی را در طول یک دوره زمانی نشان می­دهد (15). شدت بارشهای کوتاه­مدت در زمانهای مذکور (رابطه 2تا3) برآورد گردید (جدول 4). با توجه به شدتهای برآورد شده منحنی­های شدت- مدت- فراوانی (IDF Cures) که رابطه بین شدت بارندگی و زمان تداوم رگبار را برای دوره بازگشتهای مختلف نشان می­دهد برای حوضه پلدختررسم گردیده است (شکل 4).

 

 

 

 

 

جدول 4- مقدار - شدت و فراوانی رگبارهای کوتاه مدت زیر حوضه پلدختر

 

زمان تداوم به دقیقه

ارتفاع بارندگی (میلیمتر  ) با دوره بازگشت مختلف

 

شدت رگبار  (میلیمتر بر ساعت ) با دوره بازگشت مختلف

 

2

5

10

25

50

100

2

5

10

25

50

100

15

1/1

4/8

8/12

3/18

3/22

4/26

4/4

6/33

2/51

2/73

2/89

6/105

30

5/2

3/11

2/17

5/24

9/29

3/35

5

6/22

4/34

49

8/59

6/70

45

07/3

5/13

4/20

2/29

6/35

04/42

09/4

18

2/27

9/38

4/47

5/56

60

4/3

3/15

1/23

03/33

3/40

5/47

4/3

3/15

1/23

03/33

3/40

5/47

75

8/3

8/16

4/25

3/36

3/44

3/52

04/3

4/13

3/20

29

4/35

8/41

90

1/4

2/18

5/27

3/39

48

6/56

7/2

1/12

3/18

2/26

32

7/37

 

 

نتایج منحنی­های شدت و مدت بارش با مدت دوام 90 دقیقه­ی در شهرستان پلدختر بر اساس رابطه (2) نشان می­دهد که با افزایش مدت بارش، ارتفاع بارش هم زیاد می­شود، ولی از شدت آن کاسته می­شود. در مدت زمان 90 دقیقه بارشی با ارتفاع  1/4 در دوره بازگشت 100 سال، در شهرستان پلدختر شدت بارش  7/37 می­باشد.

 

  

 

شکل 4- شدت رگبارهای 15 دقیقه ای تا 90 دقیقه ای زیر حوضه پلدختر

 

 

 

بحث رواناب و رابطه «بارش، رواناب» از مهمترین و اساسی­ترین موضوع در هیدرولوژی آبهای سطحی می­باشد. زیرا که برآورد رواناب حاصل از بارشهای جوی پایه و مبنای مطالعات بسیاری از طرحهای مختلف توسعه و بهره برداری از منابع آب را تشکیل می­دهد. نتایج توزیع فراروانی زمانی سیلابها نشان داد که از بین 30 سیلاب مورد بررسی تعداد 19 سیل 3/63 درصد در ماههای اسفند، فروردین و اردیبهشت اتفاق افتاده که این امر به دلیل شرایط حرارتی این سه ماه است که منجر به ریزشهای جوی از نوع مایع و هم چنین ذوب شدن برفها می­باشد. بیشترین مقدار دبی مربوط به تاریخ 10 فروردین 1376 به میزان 945 بوده است. دبی متوسط سیلاب حوضه پلدختر بر اساس رابطه (7) میزان 32/606 بر آورد گردید.        

 

Q= 500+2/184Ln(1)  +5772/0(2/184)=32/606             رابطه (7)

 

جدول 5- تجزیه و تحلیل احتمال وقوع سیلابهای بیش از دبی مبنا  500 در بازه­های زمانی مختلف بر اساس روش سری­های جزیی

99/99

90

50

20

10

5

2

1

درصد احتمال وقوع

1

2

5

10

25

50

100

200

دوره بازگشت به سال

0

693/0

609/1

302/2

218/3

912/3

605/4

298/5

LnT

0

6/127

4/296

1/424

9/592

5/720

2/848

9/975

 

32/606

6/627

45/796

13/924

9/1092

5/1220

27/1348

95/1475

دبی پیش بینی شده

 

 

Q= 500

N= 30

0=  

                                        

M=30                              Q= 606.32

                   

 

 

پیش­بینی احتمال وقوع سیل­های بالاتر از دبی مبنا  500 در بازه­های زمانی مختلف (جدول 5) نمایانگر احتمال وقوع 99/99 درصد هر سال سیلی، به میزان دبی 32/606 می باشد و هر 5 سال یکبار سیلی با دبی لحظه­ای 45/796 متر مکعب، به احتمال 50 درصد در زیر حوزه پلدختر حادث می­شود. حداکثر بارش متحمل، مقدار بارشی است که امکان وقوع آن در یک ایستگاه یک منطقه یا یک حوضه آبریز وجود دارد.

حداکثر بارش­های متحمل از این نظر حائز اهمیت هستند که تاسیسات هیدرولیک، مهم بودن سرریزهای اضطراری سدها،پلها و شبکه زهکشی شهری بر پایه آن طراحی می­شوند. بیشترین بارش محتمل با حداکثر ارتفاع بارش، ممکن است که از لحاظ هواشناسی برای یک مدت زمان مشخص در یک منطقه خاص امکان ریزش داشته باشد دو روش هواشناسی و آماری در محاسبه  PMP24 ساعته وجود دارد. نبود آمار کامل هواشناسی مانند نقطه شبنم، سرعت باد و درجه حرارت، تمایل به استفاده از روش آماری را افزایش داده است.

 

 

 

جدول 6- تجزیه و تحلیل احتمال وقوع بارش های 24 ساعته بیش از بارش مبنا  40 در بازه­های زمانی مختلف بر اساس روش سری­های جزیی

99/99

90

50

20

10

5

2

1

درصد احتمال وقوع

1

2

5

10

25

50

100

200

دوره بازگشت به سال

0

693/0

609/1

302/2

218/3

912/3

605/4

298/5

LnT

0

1/13

5/30

7/43

1/61

2/74

4/87

6/100

 

07/43

2/45

6/62

8/75

2/93

3/106

5/119

7/132

حداکثر بارش 24 ساعته

 

 

pmp= 40mm

N= 30

-0.415=  

M=20

PMP=43.07

                   

 

 

در طی دوره مورد مطالعه حداکثر بارش 24 ساعته مربوط به دو تاریخ 15 بهمن 84 به میزان 98 و تاریخ 27 فروردین 88 به میزان 2/98 بوده است. پیش­بینی احتمال وقوع بارش­های متحمل 24 ساعته بالاتر از بارش متحمل مبنا  40 در بازه های زمانی مختلف نشان می­دهد (جدول 6) که به احتمال 99/99 درصد هر سال بارشی به میزان  07/43 ریزش می­کند. هر چند با افزایش دوره بازگشت احتمال وقوع کم می­شود، ولی هر 100 سال یکبار در حوضه پلدختر بارش 24 ساعته­ای به میزان  5/ 119ریزش می­کند. به منظور بررسی احتمالی وقوع ریزشهای جوی (حداکثر بارش 24 ساعته) آنالیز جامع فراوانی برای آمار ایستگاه مبنای منطقه یعنی ایستگاه پلدختر انجام گردید. بدین ترتیب که پس از ورود داده­های حداکثر بارش 24 ساعته در دوره آماری مورد نظر به برنامه کامپیوتری Hyfa (Hydrology Frequency Analysis) با استفاده از این برنامه و از روش گشتاورها (Moments) و حداکثر درست نمایی (Maximum Likelihood) به کمک آمار حداقل متوسط انحراف نسبی، بهترین توزیع احتمالی از میان هفت توزیع احتمالی نرمال (N)، لوگ نرمال دو پارامتری (LN II) ، گامای دو پارامتری (GA II) و پیرسون تیپ سه (P III)، لوگ پیرسون تیپ سه (LP III) و گامبل (GAM)، در دوره بازگشتهای مختلف ( 2، 5، 10، 25، 50 ، 100و 200 ساله ) لوگ پیرسون تیپ سه  تعیین گردید (شکل 5).

 

 

 

شکل 5- نمودار توزیع داده­ها مشاهده شده و برآورد شده حداکثر بارش 24 ساعته بر اساس توزیع پیرسون تیپ 3

 


بحث و نتیجه­گیری

متاسفانه مدیریت در کشور ما و اغلب کشورهای در حال توسعه به دلیل عدم شناخت کافی نسبت به خدمات و سرویس­های آب و هوایی، مدیریت بحران است. در این جوامع همیشه صبر می­کنند تا حادثه رخ دهد، بعد مدیریت بحران آغاز می­گردد. در این روش مدیریت، پرداخت خسارات و کمک­رسانی بلاعوض در سرلوحه فعالیتها قرار می­گیرد. ویژگی مهم مدیریت بحران، عدم هرگونه اقدام قبل از وقوع بحران است و تمام فعالیت­ها پس از آن انجام می­گردد. ولی در کشورهای پیشرفته مدیریت بر مبنای ریسک انجام می شود. مسائل اصلی در مدیریت ریسک شامل شناخت علمی پدیده­ها، استاندارد کردن یافته های علمی، دیدبانی و نظارت و مراقبت پدیده ها و تعیین روش­های عکس العملی و ایجاد بسترهای قانونی برای استفاده از یافته­های علمی و در نهایت هماهنگی بین سازمانها و ارگانهای مرتبط با مخاطرات طبیعی می­باشند. تحلیل فراوانی یکی از روش­های مناسب برای برآورد مقادیر سیلاب محسوب می­شود. درصورتی که شرایط لازم، از قبیل وجود آمار کافی و امکان برازش تابع توزیع مناسب وجود داشته باشد، با این روش می توان به نتایج مطلوب دست یافت این روشها دارای طیف وسیع: استفاده از آمار ریاضی تا روشهای مربوط به ایجاد همبستگی بین داده­ها و بهره­گیری از روابط بین بارندگی و رواناب می­شود. روش­های آماری جهت برآورد داده­های انتهایی از متداول ترین و قابل اطمینان­ترین روش­ها محسوب می­شوند. منظور از مقادیر انتهایی حداکثرها و حداقل­ها مشاهده شده یک متغیر در مدت زمان می­باشد.روش­های آماری به خصوص در مواقعی که داده­های مربوط به بارش یک ناحیه به اندازه کافی و مناسب باشند، به عنوان یک روش ساده و سریع بکار برده می­شوند. انتخاب مناسب­ترین توزیع احتمالی تواتر بارندگی در دوره بازگشتهای مختلف برای ایستگاه پلدختر، لوگ پیرسون تیپ 3 می­باشد. نتایج تجزیه و تحلیل بر اساس روش سری­های جزیی نشان می­دهد که 200 سال یکبار در حوضه پلدختر سیلی با دبی  95/1475 اتفاق می­افتد و بارش 24 ساعته­ای به میزان  7/132 حادث می­شود. نتایج توزیع فراروانی زمانی سیلابها نشان داد که از بین 30 سیلاب مورد بررسی، تعداد  19 سیل (3/63 درصد) در ماههای اسفند، فروردین و اردیبهشت اتفاق افتاده، بنابراین انتظار می­رود که در آینده سیلاب های شدیدتری بوقوع بپیوندد. زیرا بر اساس بررسی پراکنش ماهانه بارش در زیر حوضه پلدختر بیانگر این نکته است که بارش منطقه به سمت تمرکز در اواخر دوره سرد سال می­رود. زمانی که به دلیل شرایط حرارتی، ریزش­های جوی عمومآ از نوع مایع بوده و تبدیل به سیلاب­های شدید می­شود.

نتایج این پژوهش با مطالعات (1،2،4 و 11) که به برآورد حداکثر بارش متحمل و سیلاب­های شدید در دوره­های بازگشت مختلف پرداخته­اند، یکسان ولی از لحاظ استفاده از روش سری­های جزیی منحصر به فرد و دارای نوآوری می­باشد.

 

References

1- Adamowski, K., 2000. "Regional analysis of annual maximum and partial duration flood data by nonparametric and l-moment  methods", Journal of Hydrology, 229, 219-231.

2- Foody, G.M., E.M. Ghoneim, W.N. Arnell, 2004. Predicting Location Sensitive to Flash Flooding in Arid Envirinment, Journal of Hydrology, 292: 48-58.

3- Hijazi Zadeh, Z., T. Salehi Pake, 2002. Estimating maximum sustained rainfall in the catchment Bryzmamlv, Journal of humanities literature,58-51.

4- Khoshhal, J., h. A. Ghayur, d. Rahimi, 2005. The Gumbel Mixed Model Applied to Analysis for Frequency Maximum Precipitations in North Karun Basin, Geography and Development, Third Year, Serial No. 5,68-53.

5- Kumar, R., C. Chatterjee, 2005. Regional flood frequency analysis using L-Moments for North Brahmaputra region of India, Journal of Hydrologic Engineering, 10, 1-7

6-Liong, Sh., WE. Lim, T. Kojiri, T. Hori, SY. Liong, WH. Lim, M. Anderson, N. Peters, D.Walling, 2000. Advance Flood Forcasting for Flood Stricken Bangladesh with a Fuzzy Reasoning Method, Japan Society of Hydrology and Water Resources.

7- Mahdavi, M., 2007. Applied Hydrology, Vol 2, Tehran University Publications, Edition6.

8- MohammadPour, R., T. Sabzwari, 2007. Flood zonation using GIS (design studies QAREAGHAJ part of the river in the province), the first urban GIS Conference.

9- Negaresh, h., T. Tavosi, M. Mehdi Nasab, 2011. Assessing the severity of flooding Kashkan River catchment, Journal of physical geography, fourth year, Serial No. 13, Fall, 58-49.

10- Ouarda, T.B.M.J., J.M.Cunderlik, A. St-Hilaire, M. Barbet, P. Bruneau, B. Bobée, 2006. Data-based comparison of seasonality-based regional flood frequency  methods, Journal of Hydroloy, Article in Press.

11-Rezaei Pzhnd, H., b. Ghareman, 2006. Estimating of maximum sustained 24-hour rainfall stations were provided by the North Khorasan, Iran Water Resources Research, second year, 53-43.

12- Salinger.M., G. James. 2005. Climate variation and change: Past, Present and Future, An Overview . Climatic Change 70: 9-29.

13- Silviera, L.F., Charbonnier and L. Genta, 2000. The Antecedent Soil Moisture Condition. Hydrological Sciences Journal. 45(3): 3-12.

14-Tajbakhsh, M., b. Ghareman, 2009, Estimating maximum sustained 24-hour rainfall statistical methods in the North East of Iran, Journal of Soil and Water Conservation Research, Volume XVI, Number One,141-123.

15- Vaskov, I., 1993. Rainfall analysis and regionalization computing intensity duration – frequency curves, Universidad polytechnic devalencia 95- 109.

16- Yazdani, M.R., 2000. Determination of maximum flood discharge from small watersheds using the SCS graphical M.S Watershed, Supervisor doctor Mohammad Mahdavi, Department of Natural Resources, Tarbiat Modarres University, Tehran, p 120.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Prediction Probable Flood and Maximum precipitation Using Poldukhtar Basin Suffered partial Series

 

M. Mehdinasab[4], T. Tavousi [5], R. Mirzaei[6]

 

Abstract

Floods are natural phenomenon that human societies have accepted it as an inevitable event but the event size and frequency of flooding is caused by several factors That is, depending on climatic conditions, natural and geographical each region changes. Annually in different parts of the world, many people's lives and properties due to flood risk falls And millions of tons of precious soil are destroyed by floods. One of the world is a flood natural disaster losses Bartryn. Statistical analysis has shown that about 70 percent of flood damage is caused by natural disaster in Iran This study estimated the a probable flood and maximum precipitation using Poldukhtar suffered minor series is action. The number 20 Heavy rainfall 24Hours over 40 millimeters The number  30 seals with more than 500 cubic meters per second was chosen discharge. Selection criteria for floods had chosen the first seal is attached to the previous flood. Thus, the interval between Two flood peaks from each other, must be at least 3 times the amount of time discharge began to reach the stage of the flood hydrograph peak flow needs. Secondly, the amount of discharge after the first flood and before the second flood in less than one third flood peak is reached first.The series detailed method to estimated the flood discharge and The maximum sustained 24-hour rainfall return periods of 2, 5, 10, 25, 50, 100 and 200 years has been And the results showed that each year, probably 99.99 percent slapped with a flow rate 606.32 cubic meters and a 24-hour precipitation amount of 43.07 millimeters Poldukhtar happening in theBasin.

 

Key words: flood, the city Poldukhtar, partial series, the return period, Maximum sustained rainfall

 

 

 

 

 



[1] - * دانشگاه آزاد اسلامی، واحد خرم آباد، باشگاه پژوهشگران جوان و نخبگان، خرم آباد، ایران

*نویسنده مسئول:    Email:  Mehdi_4531@Yahoo.com

[2] - دانشیار اقلیم شناسی، دانشگاه سیستان و بلوچستان، دانشکده جغرافیا و برنامه ریزی محیطی، گروه جغرافیا طبیعی، زاهدان، ایران

[3] - کارشناس ارشد آب های زیرزمینی، دانشگاه ازاد اسلامی، واحد علوم تحقیقات، گروه زمین شناسی، تهران، ایران

[4] - *Young Researchers Chub, Khorramabad Branch, Islamic Azad University, Khorramabad, Iran. Mehdi_4531@Yahoo.com  

[5] -  Associate  Professor of Climatology , University of Sistan & Baluchestan, Facultyof Geography and Environmental Planning,  Department of Physical Geography, zahedan.iran.

[6] - M. S, Ground Water, Islamic Azad University, Science & Research Unit, Department of Geology, Tehran, Iran.

References

1- Adamowski, K., 2000. "Regional analysis of annual maximum and partial duration flood data by nonparametric and l-moment  methods", Journal of Hydrology, 229, 219-231.

2- Foody, G.M., E.M. Ghoneim, W.N. Arnell, 2004. Predicting Location Sensitive to Flash Flooding in Arid Envirinment, Journal of Hydrology, 292: 48-58.

3- Hijazi Zadeh, Z., T. Salehi Pake, 2002. Estimating maximum sustained rainfall in the catchment Bryzmamlv, Journal of humanities literature,58-51.

4- Khoshhal, J., h. A. Ghayur, d. Rahimi, 2005. The Gumbel Mixed Model Applied to Analysis for Frequency Maximum Precipitations in North Karun Basin, Geography and Development, Third Year, Serial No. 5,68-53.

5- Kumar, R., C. Chatterjee, 2005. Regional flood frequency analysis using L-Moments for North Brahmaputra region of India, Journal of Hydrologic Engineering, 10, 1-7

6-Liong, Sh., WE. Lim, T. Kojiri, T. Hori, SY. Liong, WH. Lim, M. Anderson, N. Peters, D.Walling, 2000. Advance Flood Forcasting for Flood Stricken Bangladesh with a Fuzzy Reasoning Method, Japan Society of Hydrology and Water Resources.

7- Mahdavi, M., 2007. Applied Hydrology, Vol 2, Tehran University Publications, Edition6.

8- MohammadPour, R., T. Sabzwari, 2007. Flood zonation using GIS (design studies QAREAGHAJ part of the river in the province), the first urban GIS Conference.

9- Negaresh, h., T. Tavosi, M. Mehdi Nasab, 2011. Assessing the severity of flooding Kashkan River catchment, Journal of physical geography, fourth year, Serial No. 13, Fall, 58-49.

10- Ouarda, T.B.M.J., J.M.Cunderlik, A. St-Hilaire, M. Barbet, P. Bruneau, B. Bobée, 2006. Data-based comparison of seasonality-based regional flood frequency  methods, Journal of Hydroloy, Article in Press.

11-Rezaei Pzhnd, H., b. Ghareman, 2006. Estimating of maximum sustained 24-hour rainfall stations were provided by the North Khorasan, Iran Water Resources Research, second year, 53-43.

12- Salinger.M., G. James. 2005. Climate variation and change: Past, Present and Future, An Overview . Climatic Change 70: 9-29.

13- Silviera, L.F., Charbonnier and L. Genta, 2000. The Antecedent Soil Moisture Condition. Hydrological Sciences Journal. 45(3): 3-12.

14-Tajbakhsh, M., b. Ghareman, 2009, Estimating maximum sustained 24-hour rainfall statistical methods in the North East of Iran, Journal of Soil and Water Conservation Research, Volume XVI, Number One,141-123.

15- Vaskov, I., 1993. Rainfall analysis and regionalization computing intensity duration – frequency curves, Universidad polytechnic devalencia 95- 109.

16- Yazdani, M.R., 2000. Determination of maximum flood discharge from small watersheds using the SCS graphical M.S Watershed, Supervisor doctor Mohammad Mahdavi, Department of Natural Resources, Tarbiat Modarres University, Tehran, p 120.