بررسی تطبیقی چند روش آماری جهت برآورد حداکثر بارندگی محتمل 24 ساعته در حوضه آبریز اترک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استاد /دانشکده ی کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

2 دانشجوی سابق کارشناسی ارشد/ سازه های آبی، دانشکده ی کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

3 دانشجوی سابق کارشناسی ارشد /سازه های آبی، دانشکده ی کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

4 دانشیار / دانشکده ی کشاورزی، دانشگاه فردوسی مشهد، مشهد، ایران

چکیده

حداکثر بارش محتمل (PMP) برابر بیش‌ترین ارتفاع بارندگی است که از دیدگاه نظری درمدت معینی امکان وقوع دارد. در این مقاله دو روش آماری هرشفیلد (در دو نگرش استاندارد و تجدید نظر شده به‌عنوان برآورد نقطه‌ای) و روش چند ایستگاهی (به‌عنوان یک روش ناحیه‌ای) برای 33 ایستگاه باران‌سنجی با متوسط طول دوره‌ی آماری 26 سال در حوضه‌ی آبریز اترک واقع در شمال شرق و شمال ایران به‌کار برده شد. در روش چند ایستگاهی از توزیع حدّی نوع 1 و دو شکل تبدیل یافته و بریده شده که بتوانند با افزایش بدون حدّ دوره‌ی بازگشت یک حدّ منطقی را برای بارندگی نشان دهند، استفاده شد. در روش استاندارد هرشفیلد، مقادیر PMP بسیار زیاد و غیر منطقی به‌دست آمد. PMPهای نقطه‌ای در روش تجدید نظر شده‌ی هرشفیلد منطقی‌تر بود و محدوده‌ی نسبت بدون بعد PMP به حداکثر مشاهده شده‌ی بارندگی روزانه در راستای مطالعات مختلف با اقلیم‌های متفاوت بود. PMP به‌دست آمده به روش چند ایستگاهی برای حوضه‌ی اترک از مقادیر PMP نقطه‌ای در 7 ایستگاه کم‌تر بود. گرچه نمی‌توان این نتیجه را اشتباه دانست ولی برای اولین بار در یک روش معکوس متغیر حدّی کاهش یافته از روی PMPهای نقطه‌ای برای شرایط منطقه واسنجی شد و نتیجه‌ی به‌دست آمده از کلیه‌ی PMPها (به‌جز یک ایستگاه) بیش‌تر به‌دست آمد. بنابراین به‌نظر می‌رسد که PMP بر مبنای نگرش چند ایستگاهی در یک منطقه‌ی همگن با حداکثر PMPهای نقطه‌ای به روش تجدید نظر شده‌ی هرشفیلد برابر باشد. این نتیجه تنها بر اساس یک منطقه به‌دست آمده است و می‌بایست با بررسی‌های دیگر واسنجی شود.

 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

A Comparative Study for Determination of PMP by Some Statistical Methods in Atrak Watershed, Iran

نویسندگان [English]

  • B Ghahraman 1
  • M Hossein-Poor Tehrani 2
  • G Farahi 3
  • K Davari 4
1 Professor, College of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
2 Former Graduate student of Water Structures, College of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
3 Former Graduate student of Water Structures, College of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
4 Associate Professor, College of Agriculture, Ferdowsi University of Mashhad, Mashhad, Iran
چکیده [English]

Probable maximum precipitation (PMP) is the maximum amount of rainfall which theoretically is supposed to fall on a specified point or region. In this paper two statistical methods of Hershfield (in two different approaches of standard and revised, as a point prediction) and multi-station (as a regional method) is compared for 33 raingage stations located in the Atrak watershed in north-eastern Iran. Extreme value type 1 and its two alternatives of transformed and cut-off distribution functions, which can handle a finite limit for rainfall as the return period increases without bound, was adopted for the multi-station approach. There were unrealistic results for the  standard approach of the Hershfield method. Varions of dimensionless ratio of PMP for revised approach of Hershfield to the maximum amount of daily rainfall was in good harmony with other studies conducted in vast different climatological regions. The regional PMP by multi-station method were smaller than point PMPs for just 7 stations. This result may not be uncorrect, yet we proceeded for the first time in a reverse algorithm and calibrated the behaviour of the limited reduced variate parameter for the region. The resulting PMP was smaller than just one station. So it seems that the regional PMP may be equal to the maximum of the point PMPs of revised Hershfield method. This result is just drawn for only one region and should be confirmed by other researches.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Probable Maximum Precipitation
  • Hershfield method
  • Multi-station method
  • Homogeniety
  • Atrak

پایمزد، ش.، مرید، س. و قائمی، ه. (1384)، "برآورد حداکثر بارندگی محتمل در شرایط کمبود آمار و اطلاعات: مطالعه موردی، شرق استان هرمزگان". مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی، جلد 12 شماره 1 صفحه 83-92.

تاج­بخش، م. و قهرمان، ب. (1388)، "برآورد حداکثر بارش محتمل 24 ساعته به روش­های آماری در شمال شرق ایران". مجله پژوهش­های حفاظت آب و خاک (مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی)، جلد 16 شماره 1 صفحه 123-141.

رضایی‌پژند، ح. و قهرمان، ب. (1385)، "برآورد بارندگی حداکثر 24 ساعته به روش چند ایستگاهی". مجله تحقیقات منابع آب ایران، جلد 2 شماره 1 صفحه 45-53.

شفیعی، م. و قهرمان، ب. (1388)، "بررسی تغییرات مکانی حداکثر بارش محتمل 24 ساعته در حوضه آبریز قره­قوم". مجله آبیاری و زهکشی ایران، جلد 2 شماره 3 صفحه 50-59.

شفیعی، م.،  قهرمان، ب.، داوری، ک. و انصاری، ح. (1387)، "برآورد آماری حداکثر بارش محتمل 24 ساعته بر اساس تصحیح ضریب فراوانی هرشفیلد (مطالعه موردی حوضه آبریز نیشابور)". چکیده مقالات سومین کنفرانس مدیریت منابع آب ایران، 23-25 مهر ماه 1387،  دانشگاه تبریز، دانشکده مهندسی عمران، ص 495  (چاپ شده در لوح فشرده، کد مقاله: 10243).

Buishand, T.A. (1984), "Bivariate extreme value data and the station-year method", J. Hydrol. 69, pp. 77-95.

Chow, V.T. (1951), "A general formula for hydrologic frequency analysis", Trans. Am. Geophys. Union, 32, pp. 231-237.

Chow, V.T., Maidment, D.R. and Mays, L.W. (1988), Applied Hydrology, McGraw-Hill Book Company, 572 pp.

Desa, M. N. M., Noriah, A. B. and Rakhecha, P.R. (2001), "Probable maximum precipitation for 24 h duration over Southeast Asia monsoon region-Selangor. Malaysia", Atmos. Res. 8, pp. 41-54.

Desa, M. N. M. and Rakhecha, P.R. (2007), "Probable maximum precipitation for 24-h duration over an equatorial region: Part 2-Johor, Malaysia", Atmos. Res. 84, pp. 84-90.

Eliason, J. (1994), "Statistical estimation of PMP value", Nordic Hydrol. 25(4), pp. 301-312.

Eliason, J. (1997), "A statistical model for extreme precipitation", Water Resour. Res. 33(3), pp. 449-455.

Ghahraman, B. (2008), "The estimation of one day duration probable maximum precipitation over Atrak watershed in Iran", Iran. J. Sci. Tech. 32(B2), pp. 175-179.

Hershfield, D.M. (1961), "Estimating the probable maximum precipitation", J. Hydraul. Div., ASCE, 887(HY5), pp. 99-116.

Hershfield, D.M. (1965), "Method for estimating the probable maximum precipitation", J. Am. Water Works Assoc. 10, pp. 965-972.

Hosking, J. R. M. and Wallis, J. R. (1997), Regional frequency analysis: An approach based on L-Moments, Cambridge University Press, New York, USA.

Keim, B.D., and Faiers, G.E. (2000), "A comparison of techniques to produce quantile estimates of heavy rainfall in arid and mountain environments: a test case in western Texas", J. Arid Environ. 44, pp. 267-275.

Kitanidis, P.K., (1993), Geostatistics. In: D.R. Maidment (ed.), Handbook of Hydrology, McGraw-Hill Book Co., Chaptan 20.

Knappenberger, C. and Michaels, P. (1993), Return Intervals for 2,3,5,7 and 10-day precipitation amounts for Virginia, Technical Paper No. 050193.Clumbia,South Carolina:Southeast Regional Climate Center.

Koutsoyiannis, D. (1999), "A probabilistic view of Hershfields method for estimating probable maximume precipitation", Water Resour. Res. 35(4), pp 1313-1322

National Environment Research Council (NERC), (1975), Flood Studies Report (FSR), vol II, Oxon, U.K.

Porras, P.J. and Porras, Jr. P.J. (2001), "New perspective on rainfall frequency curves" J. Hydrol. Eng., ASCE, 6(1), pp 82-85.

Rohli, R.V., Grymes, J. M. and Russo, M. M. (2002), "A really-weighted design estimates for extreme event stormwater in East Baton Rouge Parish, Louisiana", Papers and Proceedings of the Applied Geography Conferences, Eds. Montz, B.E. and Tobin, G.A., 25:245-253.

Schaefer, M.G. (1990), "Regional asnalysis of precipitation annual maxima in Washington State", Water Resour. Res. 26(1), pp 119-131.

World Meteorological Organization (WMO), (1986), Manual for Estimation of Probable Maximum Precipitation, WMO, No. 168, TP-82.