مقایسه مدل های آماری و تجربی در تعیین منحنی‌های شدت-مدت-فراوانی بارش (مطالعه‌ موردی: شهر ایلام)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ایلام، ایلام

2 گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران

3 مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه ایلام، ایلام، ایران

10.22125/iwe.2020.114969

چکیده

 منحنی های شدت- مدت- فراوانی بارش یکی از ابزارهای هیدرولوژیکی جهت محاسبه طراحی هیدرولیکی سازه­ها، طرح­های آبخیزداری، جمع آوری و دفع آب­های سطحی در شهرها می باشد. در این تحقیق با استفاده از مدل های تجربی قهرمان و آبخضر(1383)، وزیری(1370) و بل(1969) و همچنین مدل آماری Hyfran-Plus به محاسبه شدت بارش و تعیین منحنی­های شدت-مدت-فراوانی پرداخته شده است. در ابتدا با استفاده از شدت­های بارش در رگبار­های با تداوم کمتر از 180 دقیقه، آزمون ران تست در محیط نرم افزار SPSS و به صورت دستی برای اطمینان از همگن بودن داده­ها انجام گرفت. سپس جهت محاسبه شدت بارش در دوره بازگشت های مختلف، توزیع های مختلف آماری به داده ها برازش داده شد. جهت تعیین توزیع آماری بهینه از آزمون نکویی برازش کای اسکور استفاده شد. نتایج نشان داد که توزیع آماری گاما معکوس نسبت به سایر توزیع های مورد بررسی دارای بیشترین دقت در تعیین دوره بازگشت شدت بارش می باشد. در مرحله­ بعد شدت بارش در دوره بازگشت­های مختلف توسط مدل­های تجربی با استفاده از داده­های روزانه بارش و بیش­ترین مقدار بارش روزانه محاسبه گردید. مقایسه نتایج حاصل از مدل­تجربی قهرمان و مدل آماری Hyfran-Plus نشان داد که حداکثر اختلاف شدت بارش ها در تداوم های طولانی، کمتر از 6/1 درصد و در تداوم های کوتاه مدت کمتر از 2/20 درصد می باشد. همچنین اختلاف مقدار شدت بارش های پیش بینی شده برای تداوم های کوتاه مدت در مدل های تجربی وزیری و بل کمتر از 8/19 درصد می باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Comparison of Statistical and Empirical Models in Determining the Intensity-Duration-Frequency Rainfall Curves (Case Study: Ilam City)

نویسندگان [English]

  • mozhdeh mohamadi 1
  • jafar mamizadeh 2
  • Eghbal Ehsanzadeh 3
1 Water Engineering Department, Faculty of Agriculture, Ilam university,Ilam
2 Water Engineering Department, Faculty of Agriculture , Ilam University, Ilam, Iran
3 Water Engineering Department, Faculty of Agriculture, Ilam University, Ilam,Iran
چکیده [English]

Intensity-duration-frequency rainfall curves are one of the hydrological tools for calculating hydraulic design of structures, watershed design, collection and disposal of surface water in cities. In this research, using the empirical formulas for the Ghareman (2004), Vaziri (1991) and Bell (1969), as well as Hyfran-plus hydrologic software, the rainfall intensity and intensity-duration-frequency curves was determined. At first, using rainfall intensities with time duration less than 180 minutes, a run test was performed in SPSS software and manually to ensure the homogeneity of the data. Then, different statistical distributions were fitted to the data to calculate rainfall intensity in different return periods. The chi square (K2) fitness tests was used to determine the optimal statistical distribution. The results showed that inverse gamma statistical distribution compared to other distributions had the highest accuracy in determining rainfall intensity. In the next stage, the intensity of rainfall during different return periods was calculated by empirical formulas using daily rainfall data and maximum daily precipitation. Comparison of the results of the empirical models and the hyfran plus software used in this study showed that the maximum difference of rainfall intensity in long duration is less than 1.6% and in short-term duration less than 20.2%. Also, the difference between predicted rainfall intensity in Vaziri (1991) and Bell (1969) empirical models is less than 19.8 percent.

کلیدواژه‌ها [English]

  • : Statistical distribution
  • empirical model
  • Intensity-duration-frequency
  • Hyfran-Plus
آقاجانی، ن و کرمی، ح. 1394. استخراج منحنی­های IDF از داده های روزانه بارش(مطالعه موردی ایستگاه سینوپتیک مشهد). دهمین کنگره بین المللی مهندسی عمران، دانشکده مهندسی عمران، تبریز.
 امیری، ا.، صائبی، ع. و آقابیگی، ع.ا . 1393. تعیین منحنی­های شدت-مدت-فراوانی IDF در غرب، مرکز و شرق استان گیلان (مطالعه موردی: ایستگاه­های آستارا، رشت و رامسر. دومین همایش ملی معماری، عمران و محیط زیست.
  آذین­مهر، م. جندقی، ن .1389. مقایسه داده­های شدت-مدت-فراوانی بارش مدل وزیری و قهرمان با داده­های ایستگاه (مطالعه موردی: ایستگاه اهواز). مجموعه مقالات ششمین همایش ملی علوم و مهندسی آبخیزداری و چهارمین همایش ملی فرسایش و رسوب.
بختیاری، ب .، پورموسوی، ش و سیاری، ن. 1393. بررسی اثر تغییر اقلیم بر منحنی های شدت - مدت- فراوانی بارش ایستگاه بابلسر طی دوره زمانی 2030-2011. نشریه آبیاری و زهکشی ایران. شماره 4، جلد 8.
   داود­مقامی، د.، جهانگیر، ع.، محسنی­موحد، ا. و موحد، م.1388. کالیبراسیون مدل­های ریاضی شدت-مدت-فراوانی بارش (IDF) در ایستگاه­های باران­سنج ثبات در استان اصفهان. دهمین سمینار سراسری آبیاری و کاهش تبخیر.
  شرکت مهندسان مشاور یاران نمود پارس.1395. مطالعات کانال های سیلاب رو شهر ایلام. کارفرما: شهرداری ایلام
   فتحی، ن.، رادمنش، ف و بارانی، غ.ع. 1387. تعیین منحنی­های شدت-مدت-فراوانی (IDF) در ایستگاه باران­نگاری ایدنک واقع در حوضه آبریز مارون، اولین کنفرانس بین­الملل بحران آب، دانشگاه زابل.
   قهرمان، ب. و آبخضر، ح.ر. 1383. اصلاح روابط شدت-مدت-فراوانی بارندگی در ایران. مجله علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، سال هشتم، شماره 2.
   قهرمان، ب و سپاس خواه،ع. 1369. تخمین رابطه شدت-تناوب بارندگی در ایران با استفاده از باران یکساعته ده سال. مجموعه مقالات سومین کنگره بین المللی مهندسی راه و ساختمان.
کریمی، و .، سلیمانی، ک .، حبیب نژادروشن، م و شاهدی، ک. 1392. مقایسه برخی روش های تعیین الگوی توزیع زمانی بارش جهت برآورد سیلاب های شهری؛ مطالعه موردی بابلسر. فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب. سال چهارم، شماره سیزدهم.
   وزیری، ف.1370. تجزیه و تحلیل رگبارها در نقاط مختلف ایران. جهاد دانشگاهی دانشگاه خواجه نصیر الدین طوسی، واحد طرح و تحقیقات.
  Bell, F.C. 1969. Generalized rainfall depth-duration frequency relationships. Journal of Hydraulic, 95(1): 331-327.
  Elsebaie, I.H. 2012. Developing Rainfall Intensity-Duration-Frequency Relationship for Two Regions in Saudi Arabia. Journal of King Saud University Engineering Science, 24(2): 131-140.
  Minh Nhat,L., Tachikawa, Y. and Takara, K. 2006. Establishment of Intensity-Duration-Frequency Curves for Precipitation in The Monsoon Area of Vietnam. Annuals of Disas. Prev. Rest. Inst., Kyoto University, No 49B.
 
Maurino, M.F. 2004. Generalized rainfallduration-frequency relationships: Application in different climate regions of Argentina. J. Hydrol. Engrng., ASCE, 9(4), 269-274.
  Soltani S. Helfi R. Almasi P. Modarres R. 2017. Regionalization Of Rainfall Intensity-Duration-Frequency Using A Simple Scaling Model. Water Resour Manage, 31(13): 4253-4273.
  Tfwala C.M. Van Rensburg L.D. Schall R. Mosia S.M. Dlamini P. 2017. Precipitation Intensity-Duration-Frequency Curves and Their Uncertainties for Ghaap Plateau. Climate Risk Management, 16(1):1-9.
  Zameer Ahmed, D., Rammohn Rao, k., Ram Mohan Reddy, K. and Raj, E. 2012. Rainfall Intensity Variation for Observed Data and Derived Data (Case of Study Of IMPHAI). Journal of Engineering and Applied Sciences, 7 (11): 1506-1513.