ارزيابي تاثير به‌كارگيري سيلاب‌هاي استثنايي در تحليل فراواني سيلاب

Evaluating the impacts of using extraordinary floods in flood ‎frequency analysis

وجود سيلاب­‌هاي استثنايي بزرگ كه در دوره آماربرداري منظم و سيستماتيك در ايستگاه­‌هاي آب­‌سنجي مشاهده مي‌شوند، باعث دشواري­‌هايي در اجراي روش كلاسيك تحليل فراواني سيلاب مي­‌شوند. در اين پژوهش در ابتدا شناسايي سيلاب­‌هاي استثنايي به­‌وسيله يكي از آزمون­‌هاي متداول تعيين مقادير پرت نظير ديكسون، گرابز و گرابز-بك در ايستگاه­‌هاي منطقه مورد مطالعه (حوزه آبخيز سد گلستان) صورت گرفت. به‌منظور تعيين تابع توزيع احتمال و تعيين تاثير كاربرد مستقيم اين سيلاب­‌ها در نتايج تحليل فراواني سيلاب، تحليلي با سري كامل و سپس با حذف آن‌ها انجام شد. در اين مرحله، ?? تابع توزيع احتمالاتي مختلف به‌كار گرفته شد و برآورد عوامل در دو حالت اريب و نااريب، به سه روش گشتاورها، بيشينه درست‌نمايي و گشتاورهاي وزني انجام شد. با توجه به نتايج آزمون­‌هاي خوبي برازش مربع كاي و كلموگروف-اسميرنوف و محاسبه شاخص­‌هاي خطا، توزيع لوگ پيرسون تيپ سه به‌عنوان توزيع برتر در سري كامل و پس از حذف مقادير سيل­‌هاي استثنايي انتخاب شد. نتايج تحليل فراواني سيلاب در اين مرحله نشان داد كه هر چند حذف مقادير سيلاب­‌هاي استثنايي باعث تغيير نوع توزيع احتمالاتي نشد، ليكن در نتايج برآورد سيلاب بسيار تاثيرگذار است. در مرحله بعد، به‌منظور تلفيق سيلاب­‌هاي استثنايي با بقيه داده­‌هاي مشاهداتي، روش كميته منابع آب ايالات متحده به‌كار گرفته شد. دوره تاريخي سيلاب­‌هاي استثنايي به­‌وسيله تحليل حساسيت در ايستگاه­‌هاي تنگراه، تمر و گاليكش به‌ترتيب برابر ???، ?? و ?? سال محاسبه شد. با اعمال دوره تاريخي محاسبه ‌شده، مقادير سيلاب در دوره برگشت­‌هاي مختلف برآورد شد. بر اين اساس، به‌طور مثال ميزان دبي در دوره برگشت ???? ساله در ايستگاه‌­هاي مذكور به‌ترتيب از رقم­‌هاي ?????، ???? و ???? مترمكعب بر ثانيه (در سري كامل عادي) به مقدار ????، ???? و ???? (در سري كامل، پس از اصلاح عوامل تابع توزيع احتمال) كاهش يافت. بنابراين، كاربرد روش مورد استفاده اين پژوهش، در كاهش هزينه‌هاي ساخت سازه­‌هاي هيدروليكي بسيار تاثيرگذار خواهد بود.

In present research, the exceptional floods of study area at Golestan Dam watershed were ‎identified using one of the standard tests of identifying outlier values, e.g. Dixon, Grubbs ‎and Grubbs and Beck.In order to determine the probability distribution function and the ‎effect of direct application of the floods in flood frequency analysis, two sets of analysis ‎were performed one with the whole data series and the other with deleting the outliers. At ‎this stage, 15 different probability distribution functions were applied with biased and ‎unbiased estimates of the parameters using three estimation methods namely method of ‎moments, maximum likelihood and Probability Weighted Moments methods. According ‎to Kolmogorov-Smirnov and Chi-square goodness-of-fit tests and index error calculation, ‎the log Pearson Type III distribution was determined as the best distribution for both ‎complete data series and data without exceptional floods. Results of the Flood frequency ‎analysis at this stage showed that the probability distribution did not change after ‎removing the exceptional floods, but was highly influential in the magnitude of design ‎flood.In the next step, the method of Water Resources Committee of the United States ‎was used to combine the exceptional floods with other observational data. Using the ‎sensitivity analysis, the historical period for exceptional floods at Tangrah, Tamer and ‎Galikesh stations were calculated to be 300, 60 and 80 years, respectively. The derived ‎historical period were considered in calculation of the flood values for different return ‎periods. For example, 1000-year design flood for the complete data series were calculated ‎to be 14946, 1639 and 2635 cms for the aformentioned stations respectively and reduced ‎to 1434, 1423 and 1296 for the complete data series with modification of the parameters ‎for the probability distribution functions. Therefore, the technique used in this study ‎effectively reduced the cost of the designed hydraulic structures.‎