دانلود تحقیق با موضوع دوره بازگشت، سلسله مراتب، زمان واکنش

1-1- ضرورت تحقیق
سیل در میان انواع مخاطرات طبیعی، خسارات زیادی را به جوامع انسانی، تاسیسات، مراکز صنعتی و اراضی کشاورزی وارد میکند. سالانه سیل در دنیا به طور میانگین جان 26000 نفر انسان را میگیرد و بر زندگی 75 میلیون دیگر تاثیر اقتصادی بسیار بدی میگذارد (Quarda et al., 1993). خسارات ناشی از سیل در چند دهه اخیر به گونه فزاینده افزایش یافته است که این نشان دهنده افزایش فراوانی و شدت سیل میباشد (Smith, 2001). برآورد دقیق مقدار و دوره بازگشت سیلاب در طراحی سازههایی مانند سدها، سرریزها، جادهها، پلهای راه آهن، آبگذرها، سیستمهای زهکشی سطحی، پهنهبندی دشتهای سیلابی، ارزیابی اقتصادی طرحهای کنترل سیلاب و غیره کاربرد دارد. برآوردهای کم زیانهای مالی و جانی و برآوردهای بیش از اندازه افزایش هزینهها را به دنبال دارد (Kumar et al., 2003).
با توجه به تغییرات مکانی و زمانی بارش و همچنین پتانسیل سیلخیزی در استان سیستان و بلوچستان، اطلاع از احتمال وقوع و یا دوره بازگشت سیلابها و اطلاع از محدوده گسترش سیل‌ها میتواند برنامهریزان و متخصصان کشور را در زمینه راهکارهای کنترل این پدیده مخرب یاری نماید. علاوه بر این احداث سازههای مختلف و توسعه شهرها و روستاها بر اساس پیشبینی سیل و اطلاع از بزرگی و محدوده گسترش آن، تا حدود زیادی میتواند خطر سیل را کاهش دهد (Rao and Hamed, 1997).
تحلیل فراوانی منطقهای حداکثر بارش های روزانه در طراحی و اجرای سازههای کنترل آب از قبیل کالورت، پلها ، نقشه کاربری اراضی، بیمه سیل، حفاظت از مناطق مسکونی، ارزیابی اقتصادی پروژههای منابع آب استفاده میشود (Rao and Srinivas, 2005).
نسبت بارش یک روزه به بارش سالانه، معیاری برای شناسایی شدت بارش های روزانه است. بالا بودن این نسبت بیانگر آن است که احتمال دارد تمام و یا بیشتر بارش سالانه در مدت فقط چند روز اتفاق افتد. به عبارت دیگر، بالا بودن این نسبت، نشان می دهد که بیشتر بارندگی ها اکثراً شدید و رگباری هستند و بر عکس پایین بودن این نسبت حاکی از وقوع بارندگی های ملایم و فراوانی بیشتر روزهای بارانی است (جهانبخش و ذوالفقاری،1379).
یکی از مهمترین مطالعات پروژههای منابع آب از قبیل طرحهای توسعه منابع آب، کنترل سیلاب، ساماندهی رودخانه، آبخیزداری، حفاظت خاک و به ویژه طرحهای سدسازی برآورد سیلاب طراحی است. تبدیل بارندگی به رواناب در خروجی حوضه اثر ترکیبی خیلی از فرایندهای هیدرولوژی است که در یک محدوده وسیعی از مقیاسهای زمانی و مکانی اتفاق میافتد. در کاربرد مدلهای بارندگی- رواناب به منظور پیشبینی ابعاد سیلاب طراحی و برای کاربرد در مسائل مختلف مهندسی، هایتوگراف بارندگی از اهمیت فوقالعادهای برخوردار است. گام نخست در برآورد سیلاب طراحی، انتخاب باران طرح است (Viessman, 1996).
دادههای بارندگی، ورودی اصلی حوضه در سیکل هیدرولوژی هستند و باران پدیدهای است که طبیعتی ناپیوسته در زمان و مکان دارد. باران طرح که مولد سیلاب طرح است باید حائز ویژگی هایی از قبیل تداوم کل، مقدار کل، توزیع مکانی و توزیع زمانی باران باشد. مقدار کل باران طراحی بر اساس درجه ایمنی مورد نیاز پروژه تعیین میشود و معمولاً از طریق منحنیهای شدت- مدت – فراوانی برای یک دوره بازگشت خاص و طول بارش معین برآورد می شود (وزیری، 1376).
تداوم کل بارش به ویژگیهای فیزیوگرافی حوضه به ویژه زمان واکنش سیستم به بارندگی بستگی دارد. به فاصله بین شروع و پایان بارندگی تدوام بارندگی گفته میشود. باتوجه به اینکه این دوام کمتر از 6 ساعت، بین 6 تا 24 ساعت و بیشتر از 24 ساعت باشد آن بارندگی را به ترتیب کوتاه مدت، میان مدت و دراز مدت مینامند. برای حوضههای شهری و کوچک بارندگی با تدوام کوتاه مدت مناسب است درحالی که در حوضههای بزرگ و کوهستانی بارندگی با تدوام بیشتر مناسب است (علیزاده، 1382).
یکی از ویژگیهای باران طرح نحوه توزیع مقدار باران در طول مدت بارندگی است که به آن توزیع زمانی یا الگوی زمانی باران طراحی گفته میشود. تغییرات شدت بارندگی در طول یک واقعه بارندگی بخصوص در حوضههای بزرگ نقش موثری بر روی هیدروگراف سیل داشته و تاثیر مستقیمی بر حجم و دبی اوج سیلاب میگذارد (مرید و همکاران، 1376).
این موضوع به دلیل کمبود اطلاعات از توزیع زمانی و مکانی بارندگی کمتر مورد توجه قرار میگیرد و بر این اساس در شبیهسازی هیدروگراف سیلاب خطای قابل توجهی حاصل میشود.
1-2- تعریف مساله و بیان سؤالهای اصلی تحقیق
ایران کشوری وسیع و پهناور با تنوع اقلیمی زیاد است و به علت اختلاف عرض جغرافیایی نسبتاً زیاد بین شمال تا جنوب کشور، توپوگرافی متعارض و ناهمگون و همچنین سیستم های جوی متعددی که بر آب و هوای ایران تأثیر می گذارند، نسبت حداکثر بارشهای روزانه به بارش سالانه در گستره ایران متفاوت است. با مقایسه این نسبت میتوان توزیع زمانی و مکانی بارندگی را در مناطق مختلف کشور مشخص و رژیمهای حاکم بر نواحی مختلف را تعیین نمود.
متوسط بارندگی سالانه ایران 250 میلیمتر محاسبه شده است که کمتر از یک سوم متوسط بارش جهانی است. بر اساس نتایج بسیاری از طبقه بندیهای آب و هوایی، این سرزمین دارای آب و هوای خشک و نیمه خشک است. پایین بودن میزان ریزشهای جوی، تغییر پذیری بالا، نوسانات شدید بارندگی از سالی به سال دیگر، از ویژگیهای بارز آب وهوایی ایران به شمار میرود. علاوه بر ویژگیهای فوق، توزیع فضایی بارش در این سرزمین نیز همگون نبوده و از غرب به شرق و از شمال به جنوب از میزان آن کاسته میشود (ذوالفقاری، 1379). ویژگی عمده بارندگی در ایران آن است که بارش سالیانه در سطح کشور هم از نظر مکانی و هم از نظر زمانی اختلاف فاحشی را نشان میدهد. در حالی که میزان بارش در سواحل خزر، زاگرس و البرز به ترتیب حدود 1560 میلیمتر، 930 میلیمتر، 530 میلیمتر است، در مناطق مرکزی به 62 میلی متر میرسد که علاوه بر توزیع ناهمگن مکانی، نوسانات شدید زمانی نیز در آن به چشم میخورد. به گونه ای که ضریب تغییرات بارندگی درتعداد زیادی از ایستگاه ها به بیش از 40 درصد میرسد .این توزیع زمانی و مکانی بارش در ایران متأثر از توزیع سیستم های گردش جهانی است که کمترین تغییر در الگوی آن، ناهنجاریهای شدید آب و هوایی را به دنبال می آورد. بنابراین، ناهنجاریهای مکانی و زمانی بارش و تغییرات شدید در شدت بارش و تفاوت در نوع بارش، از عمدهترین ویژگی های بارش های ایران می باشد (بابایی و فرج زاده، 1380).
شدت بارندگی معمولا در فواصل زمانی 6، 12، 18، 24 و 48 ساعته بررسی میشود که در این پژوهش به دلیل در دسترس بودن دادههای مربوط به شدت بارندگی 24 ساعته (روزانه) از این دادهها استفاده شده است. یکی از ویژگیهای باران طرح نحوه توزیع مقدار باران در طول مدت بارندگی است که به آن توزیع زمانی یا الگوی زمانی باران طراحی گفته میشود. تغییرات شدت بارندگی در طول یک واقعه بارندگی بخصوص در حوضههای بزرگ نقش موثری بر روی هیدروگراف سیل داشته و تاثیر مستقیمی بر حجم و دبی اوج سیلاب میگذارد (مرید و همکاران، 1376). این موضوع به دلیل کمبود اطلاعات از توزیع زمانی و مکانی بارندگی کمتر مورد توجه قرار میگیرد و بر این اساس در شبیهسازی هیدروگراف سیلاب خطای قابل توجهی حاصل میشود. هدف اولیه تحلیل فراوانی، برقراری رابطه بین بزرگی فراوانی وقوع آنها از طریق استفاده از توزیعهای آماری میباشد (Chow et al., 1988). دادههای مشاهده شده از یک دوره زمانی طولانی مربوط به یک سیستم رودخانه در تحلیل فراوانی تجزیه و تحلیل میشوند. در دسترس بودن دادهها یکی از جنبههای مهم تحلیل فراوانی است. برآورد احتمال وقوع سیلابهای حدی، در واقع یک برونیابی بر اساس دادههای محدود میباشد. بنابراین هر چه دادههای پایه بیشتر باشند، صحت برآورد از این طریق بیشتر خواهد شد. از نظر آماری برآورد حاصل از نمونههای کوچک میتواند منجر به پارامترهای نامعقول و غیر واقعی گردد (Rao and Hamed, 1997). در تحلیل فراوانی حداکثر شدت روزانه و سیلاب، باید رابطه واحدی بین بزرگی و دوره بازگشت مربوط به آن پیدا کرد. (Cunnane, 1989).
سوالات اصلی این تحقیق به ترتیب زیر بیان میشوند:
1- کدامیک از توزیعهای آماری را میتوان به حداکثر شدت بارش روزانه برمبنای آزمونهای نکویی برازش در استان سیستان و بلوچستان برازش داد؟
2- براساس آزمونهای نکویی برازش کدامیک از روشهای گشتاورها و حداکثر درستنمایی برای برآورد پارامترها بهتر است؟
در کل اهداف این پایان نامه نیز به شرح زیر می باشد:
1- تعیین توزیع آماری مناسب برای حداکثر شدت بارش روزانه در ایستگاه های مختلف سیستان و بلوچستان
2- منطقه بندی استان سیستان و بلوچستان براساس توزیع آماری حداکثر شدت بارش روزانه
کاربردهای این پایان نامه نیز شامل بررسی و مطالعه خصوصیات مهم بارندگی مانند شدت بارش در جنوب شرق کشور و بررسی توزیع آماری مناسب برای برازش داده های حداکثر شدت بارش روزانه در سطح استان سیستان و بلوچستان می باشد. همچنین جنبه جدید بودن و نوآوری طرح این پایان نامه در این است که در مورد توزیع های آماری حداکثر شدت بارندگی های 24 ساعته در استان سیستان و بلوچستان تاکنون تحقیق جامع و کاملی صورت نگرفته است.
2-1- مروری بر تحقیقات داخلی انجام شده در مورد تحلیل فراوانی حداکثر شدت بارش و سیلاب
استفاده از داده های بارش روزانه با هدف مطالعه ویژگی های بارش در نواحی مختلف در حال گسترش روزافزون است. تحقیقات متعددی از زوایای گوناگون در داخل و خارج از کشور پیرامون بارشهای روزانه و نسبت بارش های روزانه به بارش های بلند مدت انجام شده است که در زیر به تعدادی از این پژوهشها اشاره میگردد :
رستمی و همکاران (1388)، با استفاده از آمار 26 ایستگاه آبسنجی حوضه دز اقدام به تحلیل ایستگاهی و منطقهای سیلاب با روش گشتاورهای خطی کردند. برای تشخیص مناطق همگن از روش خوشهبندی سلسله مراتبی شامل الگوریتم Ward و آزمونهای گشتاورهای خطی استفاده شد. برای انتخاب بهترین توزیع آماری و رابطه احتمال تجربی در تحلیل ایستگاهی از روش و در تحلیل منطقهای از روش و نمودار نسبت گشتاورهای خطی استفاده شد. در تحلیل منطقهای توزیع مقادیر حدی تعمیم یافته برای مناطق 1 و 3 و توزیع لجستیک تعمیم یافته برای نیمه جنوبی استان مناسبترین توزیع آماری شناخته شد. در نهایت با استفاده از روش رگرسیون چند متغیره معادلهای منطقهای جهت استفاده در مناطق فاقد آمار بدست آمد.
کوهستانی و سلیمانی ساردو (1388) با استفاده از گشتاورهای خطی به بررسی فراوانی سریهای حداکثر سالانه دبی در حوضه لوت پرداختند. نتایج نشان داد که منطقه مورد مطالعه با استفاده از آزمون غیرهمگنی مبنی بر گشتاورهای خطی همگن تشخیص داده شد. جهت انتخاب بهترین توزیع در هر ایستگاه، از مجذور میانگین مربعات خطا، و همچنین جهت برآورد چندکهای توزیع از روش حداکثر درستنمایی و با استفاده از آزمون نکوئی برازش توزیع پیرسون نوع 3 به عنوان بهترین توزیع منطقهای شناخته شد. برای برآورد دبی با دوره بازگشت ها مختلف خصوصیات فیزیکی و اقلیمی حوضه بکار برده شد که در نهایت مساحت حوضه بعنوان اصلیترین پارامتر وارد مدل گردید. در ادامه معادلات رگرسیون خطی، لگاریتمی، توانی و نمایی مدل منطقهای با استفاده از معیارهای معیار ضریب همبستگی، خطای نسبی و خطای برآورد استاندارد (SEE)

مطلب مشابه :  پایان نامه رایگان با موضوعبستنی، گیری، هوادهی

Author: y7oozita

دیدگاهتان را بنویسید