نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دکتری علوم و مهندسی آبخیزداری، دانشکدۀ منابع طبیعی، دانشگاه تهران، ایران

2 دانشیار گروه احیاء مناطق خشک و کوهستانی، دانشکدۀ منابع طبیعی، دانشگاه تهران، ایران

3 استاد گروه احیاء مناطق خشک و کوهستانی، دانشکدۀ منابع طبیعی، دانشگاه تهران، ایران

4 دپارتمان تحقیق و توسعه EDF-GTG، گرنوبل، فرانسه

5 دپارتمان هیدرولوژی و هیدرولیک، مرکز ملی تحقیقات علوم محیطی، لیون، فرانسه

چکیده

روش‌های زیادی برای تخمین دبی حداکثر سیل اعم از روش‌های تحلیل فراوانی وجود دارد و مطالعۀ خطر سازه‌های آبی مبتنی بر تحلیل فراوانی سیل، غالباً نسبت به مشاهدات و توزیع آماری منتخب حساسیت دارد که باعث بروز خطا در طراحی می‌شود. از آنجایی‌که بارش‌های سنگین عامل اصلی سیل‌ها هستند و داده‌های بارش نسبت به داده‌های جریان دارای طول دوره آماری بیشتری هستند، از این رو در این تحقیق از آمار درازمدت بارش در ایستگاه­های باران‌سنجی حوزۀ آبخیز بختیاری در یک دورۀ ۶۶ ساله و آمار دبی حداکثر روزانه در یک دورۀ ۵۸ ساله استفاده شد. در این تحقیق دبی حداکثر و دبی اوج روزانه با استفاده از روش‌های هیدرو اقلیمی آگرژه و گرادکس  برآورد شد. سپس نتایج حاصل از شبیه‌سازی مبتنی بر رویکرد هیدرو اقلیمی در دورۀ بازگشت­های مختلف با روش­های معمول آماری گمبل و توزیع مقادیر حدی تعمیم یافته (GEV) مقایسه شد.
نتایج نشان داد که استفاده از اطلاعات اضافی مانند داده‌های بارش علاوه بر داده‌های آب‌سنجی در روش‌های هیدرو اقلیمی برآوردهای بهتری نسبت به روش‌های تحلیل فراوانی ارائه می دهد، به این دلیل که هر سه معیار ارزیابی ریشۀ میانگین مربعات خطا، ضریب
نش- ساتکلیف و ضریب کلینگ – گوپتا کارایی روش‌های هیدرو اقلیمی را در مقایسه با توزیع‌های گمبل و مقادیر حدی تعمیم یافته تأیید می‌کند. درنهایت تبدیل تابع توزیع تجمعی دبی‌های حداکثر روزانه به دبی‌های اوج با استفاده از نسبت اوج به حجمِ مستخرج از ۲۶ واقعه ساعتی سیل ثبت گردیده در ایستگاه آبسنجی تنگ پنج بختیاری انجام شد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Comparative Study of Frequency Analysis and Hydro-climatic Methods for Estimating Maximum Flood Discharge (Case Study: Bakhtiary Watershed)

نویسندگان [English]

  • Mohammad Bashirgonbad 1
  • Alireza Moghaddam Nia 2
  • Shahram Khalighi Sigaroodi 2
  • Mohammad Mahdavi 3
  • Emmanuel Paquet 4
  • Michel Lang 5

1 Arid and Mountainous Regions Reclamation, Natural Resources, Tehran, Tehran, Iran

2 University of Tehran

3 Arid and Mountainous Regions Reclamation, Natural Resources, Tehran, Tehran, Iran

4 EDF-DTG, Grenoble, France

5 Hydrology and Hydraulic, IRSTEA, Lyon, France

چکیده [English]

There are many methods for estimating the maximum flood discharge including frequency analysis methods and risk study of hydraulic structures based on flood frequency analysis is often sensitive to the observations and selected statistical distribution that cause errors in design. Since heavy rainfalls are the main cause of floods and the rainfall records are longer than flow records, hence long-term records of rainfall at rain gauge stations of Bakhtiary basin in a 66-year period and the 58-year records of daily maximum discharge were used in this study. In this research, peak and maximum daily flows were estimated by using hydro-climatic methods of Agregee and Gradex. Then, the results obtained from the simulation based on hydro-climatic approach for the different return periods were compared with those of classical statistical techniques of Gumbel and Generalized Extreme Values (GEV). The results showed that using additional information like rainfall data plus hydrometric data in hydro-climatic methods gives better estimates rather than frequency analysis methods. Because each three evaluation criteria of Root Mean Squared Error (RMSE), Nash–Sutcliffe efficiency (NSE) coefficient, Kling-Gupta efficiency (KGE) coefficient confirm performance of hydro-climatic methods in comparison with Gumbel and Generalized Extreme Values (GEV) distributions. Finally, a peak to volume ratio extracted from the 26 major flood events detected at Tang-e panj hydrometric station within the hourly discharge records was used to transform the cumulative distribution function of daily discharge into peak discharge.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Maximum daily discharge
  • Flood frequency analysis
  • Hydro-Climatic methods
  • peak to volume ratio
  • Bakhtiary watershed