تلفيق روش هاي خوشه بندي فازي و گشتاورهاي خطي در تحليل فراواني منطقه اي سيل (مطالعه موردي:خراسان رضوي)

Regional flood frequency analysis by integrating L-moments and fuzzy clustering techniques (Case study: Khorasan Razavi)

تعيين مناطق همگن هيدرولوژيك يكي از اساسي ترين گام ها در انجام تحليل فراواني منطقه اي است. در اين مطالعه روش گشتاورهاي خطي و تحليل خوشه اي فازي براي تعيين مناطق همگن هيدرولوژيك و تحليل فراواني منطقه اي سيل در شمال شرق كشور به كار گرفته شد. در ابتدا با استفاده از آزمون همگني گشتاورهاي كل منطقه مطالعه از نظر هيدرولوژيك ناهمگن تشخيص داده شد. با توجه به اين كه با حذف ،(H) خطي ايستگاه هاي ناجور همگني قابل قبول براي منطقه موردنظر به دست نيامد بنابراين از روش تحليل خوشه اي فازي براي دست يابي به مناطق همگن كوچك تر بهره گرفته شد. خوشه بندي براساس مشخصات فيزيوگرافيك و آماري حوزه ها انجام شد. نتايج نشان داد مشخصات فيزيوگرافيك حوزه ها رابطه معناداري با گشتاورهاي وزني و DI ،PC ،SC ،S ،XB احتمال ندارد و خوشه هاي ايجاد شده ناهمگن مي باشند. با استفاده از شاخص هاي فازي الگوي پراكنش گشتاورهاي خطي در منطقه مورد بررسي قرار گرفت و در نهايت با استفاده از مقادير اين ADI ZDist شاخص ها منطقه به سه بخش شمالي، مياني و جنوبي تقسيم گرديد. آزمون نكويي برازش با استفاده از آماره نشان داد دو توزيع پارتوي تعميم يافته در بخش شمالي و مياني و توزيع لجستيك تعميم يافته در بخش جنوبي به عنوان بهترين توابع توزيع منطقه اي مشخص گرديدند. با استفاده از توابع توزيع منطقه اي منحني هاي رشد منطقه اي ترسيم گرديد. نتايج نشان داد شيب منحني هاي رشد منطقه اي از شمال به جنوب افزايش پيدا مي كند. واژه هاي كليدي: همگني هيدرولوژيك، شاخص هاي خوشه بندي فازي، گشتاورهاي خطي، تابع توزيع منطقه اي

Regional flood frequency analysis is carried out by integrating L-moments and fuzzy cluster analysis in north east Iran. L-moments based homogeneity test revealed that entire region is absolutely heterogeneous. Removing discordant sites, homogeneity was not achieved for the study region, therefore Fuzzy C-Means algorithm is applied to gain acceptable homogeneous regions. Cluster analysis based on site characteristics and at-site statistics resulted in heterogeneous regions. It is because of not existing a significant relationship between site characteristics and probability weighted moments. Screening L-moments pattern by fuzzy cluster validation indexes, XB, S, SC, PC, DI and ADI and homogeneity measure H, the optimum number of regions ascertained to be c=3. By applying fuzzy C-Means algorithm, the whole study region is divided into three north, middle and south subregions. Based on the goodness-of-fit test, ZDist, GPAR distribution is determined as the best fitted regional distribution for the north and middle and GLOG distribution is determined for the south homogeneous sub-regions. Regional growth curves (RGC) are then constructed by the applied regional distributions. Because of increasing coefficient of variation (CV) of the peak flows, the regional growth curves tend to increase from north to the south. Keywords: Hydrologic homogeneity, Fuzzy cluster validation index, L-moments, Regional distribution