پژوهش آب ایران

پژوهش آب ایران

برآورد دوره بازگشت دبی اوج و حجم سیلاب مبتنی بر آنالیز دومتغیره بارندگی در حوضه آبریز بارز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
بابک صباغی 1
محمود شفاعی بجستان 2
بابک امین نژاد 3
1 گروه مهندسی عمران، واحد بین المللی کیش، دانشگاه آزاد اسلامی، جزیره کیش، ایران
2 دانشگاه شهید چمران اهواز، اهواز، ایران.
3 گروه مهندسی عمران، واحد رودهن، دانشگاه آزاد اسلامی، رودهن، ایران.
10.22034/iwrj.2021.11187
چکیده
پیش بینی بروز سیلاب یا رواناب بر پایه ریسک فرایندی است که به محققان اجازه می‌دهد عدم قطعیت‌های عامل بر فرایند تصمیم‌گیری را در نظر گرفته و سطح اعتمادپذیری رویدادهای هیدرولوژیکی را تعیین کنند. این تحقیق به منظور کاربرد عدم قطعیت‌های هیدرولوژیکی در برآورد احتمالاتی سیلاب های دشت بارز در استان خوزستان واقع در جنوب غربی ایران انجام شد. تأثیر منابع عدم قطعیت بر مشخصه‌های بارندگی و رواناب با استفاده از توسعه یک مدل احتمالاتی چندمتغیره بر پایه توابع توزیع کاپولا تعیین شد. برای دستیابی به این هدف، سری‌های زمانی اطلاعات شامل حداکثر دبی لحظه‌ای و حداکثر حجم سیلاب برای یک دوره 37 ساله گردآوری شد. در این راستا از توابع توزیع احتمالاتی تک متغیره برای متغیرهای بارندگی و رواناب و از توابع کاپولا برای برازش چندمتغیره اطلاعات هیدرولوژیکی استفاده گردید. در بخش بهینه‌سازی واکنش فازی دو تابع هدف متضاد شامل کمینه‌سازی و بیشینه‌سازی تابع پیش بینی رواناب در ساختار یک مدل شبیه‌سازی – بهینه‌سازی الگوریتم ژنتیک چندهدفه مبتنی بر رتبه‌بندی نامغلوب تعریف و برای رسیدن به بهترین مقادیر متغیرهای تصمیم اجرا شد. توابع توزیع گاما، لوگ نرمال، مقادیر حدی تعمیم یافته، لوگ پیرسون و تابع ارشمیدسی کلایتون گزینه های منتخب به ترتیب برای شدت بارندگی، عمق بارش، پیک جریان، حجم رواناب و محاسبه دوره بازگشت دومتغیره هستند. همچنین نتایج نشان داد که همبستگی بین مشخصه‌های بارندگی 0.73 و بین شدت بارندگی و رواناب 0.86 بر اساس شاخص پیرسون است.‬‬‬‬
کلیدواژه‌ها
عدم قطعیت
رتبه بندی نامغلوب
بهینه سازی چندهدفه
تحلیل هیدرولوژیکی

موضوعات

  • Akaike H. 1974. A new look at the statistical model identification. IEEE Transactions on Automatic Control. 19(6): 716-722.
  • Biglarbeigi P. Giuliani M. and Castelletti A. 2018 Partitioning the impacts of streamflow and evaporation uncertainty on the operations of multipurpose reservoirs in arid regions. J Water Resour Plann Manage. 144(7): 05018008
  • Chen L. and Guo S. 2019. Copulas and Its Application in Hydrology and Water Resources. Springer https://doi.org/10.1007/978-981-13-0574-0.
  • Clayton, D.G. 1978. A model for association in bivariate life tables and its application in epidemiological studies of familial tendency in chronic disease incidence. Bimetrika. 65: 141-151.
  • Davtalab R. Mirchi A. Khatami S. Gyawali R. Massah A. R. Farajzadeh M. and Madani K. 2017. Improving continuous hydrologic modeling of data-poor river basin using hydrologic engineering center’s hydrologic modelling system: case study of Karkheh River basin. Journal Hydrol Eng, 05017011-1.
  • Deb K. Pratap A. Agarwal S. and Meyarivan T. 2002. A fast and elitist multi-objective genetic algorithm: NSGA-II. IEEE Transaction on Evolutionary Computation, 6: 181-197
  • Dehghani M. Saghafian B. and Zargar M. 2019. Probabilistic hydrological drought index forecasting based on meteorological drought index using Archimedean copulas. Hydrology Research. 50: 1230-1251.
  • Dehghani M. Saghafian B. Nasiri Saleh F. Farokhnia A. and Noori R. 2014. Uncertainty analysis of streamflow drought forecast using artificial neural networks and Monte-Carlo simulation. Int Journal Climatology. 34: 1169-1180.
  • Dong N. D. Agilan V. and Jayakumar K. V. 2019. Bivariate flood frequency analysis of nonstationary flood characteristics. Journal Hydrologic Engineering. 24(4): 04019007
  • Genest C. and Faver A.C. 2007. Everything you always wanted to know about Copula modeling but were afraid to ask. Journal of Hydrologic Engineering. 12(4): 347-368.
  • Haghighi A. and Zahedi A. 2014. Uncertainty analysis of water supply networks using the fuzzy set theory and NSGA-II. Engineering Applications of Artificial Intelligence. 32: 270-282.
  • Hall J. 2003. Handling uncertainty in the hydroinformatics process, Journal of Hydroinformatics. 05(4): 215-232.
  • Helton J. C. and Davis F. J. 2003. Latin hypercube sampling and the propagation of uncertainty in analyses of complex systems. Reliability Engineering & System Safety. 81(1): 23-69.
  • Kojadinovic I. and Yan J. 2010. Package Copula. Version 0.9-7, May 28. http://cran.r-project.Org/web/packages/copula/coupla.
  • Kong X. M. Huang G. H. Li Y. P. Fan Y. R. Zeng X. T. and Zhu Y. 2018. Inexact copula-based stochastic programming method for water resources management under multiple uncertainties. J Water Resour Plann Manage. 144(11): 04018069.0
  • Lalehzari R. and Kerachian R. 2020. Developing a Framework for Daily Common Pool Groundwater Allocation to Demands in Agricultural Regions. Agricultural Water Management. 241(1): 106278.
  • Maurer E. P. Kayser G. Doyle L. and Wood A. W. 2018. Adjusting flood peak frequency changes to account for climate change impacts in the western United States. J Water Resour Plann Manage 144(3): 05017025.
  • Requena A. I. Mediero L. and Garrote L. 2013. A bivariate return period based on copulas for hydrologic dam design: accounting for reservoir routing in risk estimation. Hydrology and Earth Syst Sciences. 17: 3023-3038.
  • Salas J. D. and Obeysekera J. 2019. Probability distribution and risk of the first occurrence of k extreme hydrologic events. Journal of Hydrologic Engineering. 24(10): 04019032.
  • Sklar A. 1959. Fonction de re’partition a’n dimensions et leurs marges. [Distribution functions, dimensions and margins]. Publications of the Institute of Statistics, University of Paris, Paris. 229–231.
  • Srinivas N. and Deb K. 1994. Multi-objective optimization using non-dominated sorting in genetic algorithms. Evolutionary Computation. 2: 221-248.
  • Stephens M. A. 1986. Tests based on EDF statistics, Goodness-of-fit Techniques. 68: 97-193.
  • Tung Y. K. Yen B. C. and Melching C. S. 2006. Hydrosystems engineering reliability assessments and risk analysis, McGraw-Hill, New York. 735 p.

  • تاریخ دریافت 12 خرداد 1400
  • تاریخ بازنگری 05 مهر 1400
  • تاریخ پذیرش 24 آبان 1400
  • تاریخ انتشار 01 دی 1400