تحلیل فراوانی دو متغیره شدت و عمق بارندگی با استفاده از توابع مفصل (مطالعه موردی: حوزه آبخیز چهل‌چای، گرگانرود، استان گلستان)

Abstract

بارندگی به عنوان ورودی در مدل‌سازی سیل و طراحی سازه‌های هیدرولیکی از اهمیت بسزایی برخوردار است. تحلیل فراوانی بارش از جمله وظایف مهم هیدرولوژیست‌ها و برنامه ریزان منابع آب می‌باشد. پدیده‌های هیدرولوژیکی از جمله بارندگی به صورت چند متغیره (شدت- عمق- مدت) هستند، از این رو مدل‌سازی مشترک از چندین متغیر تصادفی لازم است. با توجه به اهمیت دو متغیر شدت و عمق بارندگی در مدیریت سیلاب و طراحی سازه‌های هیدرولیکی، در این تحقیق از توابع مفصل برای تحلیل ساختار وابستگی بین این دو متغیر استفاده شد. برای این منظور از 40 سال داده‌های بارندگی ثبت شده ایستگاه باران‌سنجی مینودشت واقع بر رودخانه چهل‌چای حوزه آبخیز گرگانرود استفاده شد. همچنین جهت تعیین ریسک مجاز خراب شدن یک سازه در مقابل بارندگی، دوره بازگشت در حالت یک متغیره با دوره بازگشت دو متغیره بر اساس توابع مفصل منتخب مورد مقایسه قرار گرفت. در این تحقیق بر اساس معیارهای نیکویی برازش، مفصل فرانک منجر به بهترین نتیجه در مدل‌سازی متغیرهای شدت و عمق بارندگی شد. دوره بازگشت دو متغیره بر اساس مفصل فرانک برآورد گردید که در مقایسه با دوره بازگشت یک متغیره، موجب بهبود در برآورد ریسک مجاز یک سازه می‌شود. به عنوان مثال، رخداد واقعه‌ای با مقادیر شدت بارندگی 45/33 میلی‌متر بر ساعت و عمق بارش 61/168 میلی‌متر برای دوره بازگشت یک متغیره‌ی 100 سال، در دوره بازگشت توأم «یا» برابر 53 سال و در دوره بازگشت توأم «و» برابر 954 سال است. مقایسه تحلیل دو متغیره با تحلیل یک متغیره گویای اختلاف مقادیر حاصل از این دو روش است. از آنجا که تحلیل یک متغیره وقایع هیدرولوژیک به علت عدم در نظر گرفتن تمامی مشخصه‌های مؤثر در پدیده، تحلیلی جامع و به دور از خطا نخواهد بود، لذا استفاده از تحلیل چند متغیره وقایع هیدرولوژیک در مطالعات توصیه می‌شود.