تحليل دوره بازگشت‌هاي توام و شرطي چند مشخصه وابسته آبنمود رواناب با استفاده از توابع مفصل (مطالعه موردي: حوضه آبريز كسيليان)

Analysis of joint and conditional return periods for several dependent characteristics of runoff hydrograph using copula functions (Case study: Kasiliyan watershed)

اخيراً استفاده از توابع مفصل به‌عنوان ابزاري كارآمد و انعطاف­پذير براي ايجاد توزيع­هاي احتمالاتي توام پديده­هاي هيدرولوژيكي چند متغيره، از قبيل سيلاب توجه هيدرولوژيست­ها را به خود جلب كرده است. هدف اصلي از مطالعه حاضر، استخراج و تحليل دوره بازگشت­هاي توام و شرطي تعدادي مشخصه وابسته آبنمود رواناب شامل حجم رواناب، دبي بيشينه، زمان پايه و زمان وقوع دبي بيشينه آبنمود مي­باشد. اين مشخصه‌ها از 60 رويداد ثبت‌شده در ايستگاه آبسنجي وليك­بن واقع در خروجي حوضه آبريز معرف كسيليان در بازه زماني 1386-1354 استخراج شده­ است. از ميان سه تابع مفصل در نظر گرفته شده شامل كلايتون، علي- ميخائيل- حق و فرانك، براي دو زوج مشخصه وابسته حجم رواناب و دبي بيشينه و حجم رواناب و زمان پايه آبنمود، تابع مفصل فرانك به‌عنوان مفصل برتر انتخاب شد. همچنين براي دو مشخصه وابسته ديگر يعني زمان وقوع دبي بيشينه و زمان پايه آب نمود، تابع مفصل كلايتون به‌عنوان مفصل برتر تشخيص داده شد. نهايتاً با ايجاد توزيع­ هاي توام مفصل مبنا اطلاعات ارزشمندي از قبيل توزيع ­هاي احتمالاتي توام، دوره بازگشت­هاي توام و توام شرطي محاسبه و ترسيم گرديد.

Recently, the use of copula functions as a practical and flexible tool for constructing joint probability distribution of multivariate hydrologic phenomena, such as flood, has attracted great attention of hydrologists. The main objective of this study is to extract and analysis of the joint and conditional return periods of some dependent characteristics of runoff hydrograph, including runoff volume, peak discharge, base time and time to peak discharge. These characteristics extracted from 60 flood events recorded in Valikbon hydrometric station, located in outlet of Kasiliyan reference watershed during 1975-2007. Three copulas, including Clyton, Ali-Mikhail-Haq and Frank were considered for constructing the joint distribution of the paired hydrograph characteristics. The Frank copula was selected as the best copula for constructing the joint distribution from paired characteristics of runoff volume and peak discharge of hydrograph and also runoff volume and base time of hydrograph. While the Clyton copula was recognized as the best copula for other two dependent characteristics, namely time of peak discharge and base time of hydrograph. After constructing joint distributions, several valuable information such as joint probability, joint and conditional return periods were calculated and plotted.