به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه "توابع مفصل" در نشریات گروه "آب و خاک"

تکرار جستجوی کلیدواژه «توابع مفصل» در نشریات گروه «کشاورزی»
  • احسان لرنژاد، حسین ابراهیمی*، حمیدرضا ربیعی فر
    زمینه و هدف

    تحلیل رویدادهای هیدرولوژیکی یکی از مولفه های مهم ارزیابی مدیریت منابع و مصارف آب به شمار می روند. مقدار مصرف آب به طور مستقیم به پدیده های اقلیمی در یک منطقه بستگی دارد. بارندگی از یکی از شاخص های مهم تغییر اقلیم به شمار می رود که در تحلیل احتمالاتی پدیده های هیدرولوژیکی موردتوجه محققان قرار گرفته است. این تحقیق با هدف ارزیابی تحلیل روند و برآورد دوره بازگشت بارندگی در مدیریت منابع آب استان لرستان با استفاده از روش من-کندال اصلاح شده و مدل سازی احتمالاتی دومتغیره انجام گرفته است. 

    روش پژوهش: 

    محدوده مورد مطالعه استان لرستان واقع در بخش غربی ایران است. برای دستیابی به این هدف، سری های زمانی اطلاعات بارندگی برای دوره آماری 35 ساله از 1365 تا 1400 گردآوری شد. به منظور تحلیل روند بارش در استان از آزمون ناپارامتریک من-کندال اصلاح شده استفاده گردید. هم چنین برای تعیین دوره بازگشت دومتغیره مدت و ارتفاع بارش از توابع مفصل ارشمیدسی استفاده شد.  

    یافته ها

    نتایج بررسی ها نشان داد که اکثر نقاط استان لرستان ارتفاع بارندگی در دوره بازگشت 10 ساله کمتر از 50 میلی متر در روز است. این مقدار بارندگی به طور متوسط بین 100 تا 200 میلیون مترمکعب آب کشاورزی را برای هشت شهرستان تامین خواهد کرد. نورآباد و الشتر به ترتیب بیش ترین و کم ترین مقادیر پیش بینی شده آب را در 10 سال آینده داشته اند. علاوه بر این مقایسه روند بارش ها نشان داد که در سطح اطمینان 5 درصد روند کاهشی و افزایشی معنی داری وجود نداشته است. 

    نتیجه گیری

    نتایج نشان داد اگرچه روند کاهشی یا افزایشی معنی دار با استفاده از روش من-کندال در شهرستان های استان لرستان شناسایی نشده است اما دوره بازگشت بارندگی نشان دهنده کاهش منابع آب در دسترس برای کشاورزی است. برنامه ریزی بر اساس توابع توزیع دومتغیره نشان داد که مدت بارندگی می تواند نقش تعیین کننده ای در محاسبه دوره بازگشت داشته باشد.

    کلید واژگان: روش من-کندال, تحلیل هیدرولوژیکی, توابع مفصل, آزمون ناپارامتریک
    Ehsan Lornezhad, Hossein Ebrahimi *, Hamidreza Rabieifar
    Background and Aim

    The analysis of hydrological events is one of the important components of the management of water resources and consumption. The amount of water consumption directly depends on the climatic phenomena in a region. Rainfall is one of the important indicators of climate change, which has been considered by researchers in the probabilistic analysis of hydrological phenomena. This research has been conducted with the aim of evaluating trend analysis and estimation of rainfall return period in water resources management of Lorestan province using modified Mann-Kendall method and bivariate probabilistic modeling.

    Method

    The study area is Lorestan province located in the western part of Iran. Based on the conceptual framework of the study, time series of rainfall data were collected for the statistical period of 35 years from 1365 to 1400. In order to analyze the trend of precipitation in the province, the modified Mann-Kendall non-parametric test was used. Furthermore, Archimedean joint functions were used to determine the return period of two variables, duration and height of precipitation.

    Results

    The results showed that in most parts of Lorestan province, the height of rainfall in the 10-year return period was less than 50 mm per day. This amount of rainfall will provide between 100 and 200 million cubic meters of agricultural water for eight cities. Noorabad and Aleshtar respectively have the highest and lowest predicted amounts of water in the next 10 years. Moreover, the comparison of precipitation trends showed that there was no significant decreasing or increasing trend at the 5% confidence level.

    Conclusion

    The results showed that although a significant decreasing or increasing trend was not detected using the Man-Kendall method in the cities of Lorestan province, the return period of rainfall indicates a decrease in available water resources for agriculture. Planning based on bivariate distribution functions showed that the duration of rainfall can play a decisive role in calculating the return period.

    Keywords: Mann-Kendall method, Hydrological analysis, Joint functions, Non-parametric test
  • مرتضی صمدیان، اسماعیل اسدی*، محمدعلی قربانی، فرشاد احمدی

    در تحلیل مشخصه های خشک سالی به صورت توام دو محدودیت وجود دارد که این مطالعه به بررسی و رفع آن ها پرداخته است. اول، محدودیت طول دوره آماری در خصوص نمایان سازی مشخصه های خشک سالی هواشناسی و دیگری تحلیل فراوانی توام می باشد. مورد اول با استفاده از داده های اقلیمی CRU و مورد دوم با استفاده از توابع مفصل در این تحقیق مرتفع گردید. در این مطالعه ضمن بررسی دقت مقادیر بارش مستخرج از مدل اقلیمی CRU در مقیاس ماهانه به تحلیل فراوانی توام مشخصه های شدت و مدت خشک سالی مبتنی بر شاخص SPI در حوضه آبریز زرینه رود پرداخته شده است. نتایج بررسی ها نشان داد که مقادیر سناریو CRU دقت و میزان خطای مناسبی با داده های مشاهداتی داشته و از قطعیت مناسبی برخوردار می باشند. با تطویل دوره آماری به 60 سال، شاخص SPI در منطقه مورد مطالعه برآورد گردید که نشان دهنده افزایش شدت و مدت خشکسالی ها در سال های اخیر می باشد. 45 درصد دوره آماری مورد بررسی با کمبود بارش و 8 درصد ماه های مورد بررسی نیز با خشک سالی شدید روبرو بوده اند. با انتخاب توزیع مقادیر حدی و لجستیک برای سری های شدت و مدت خشک سالی در ایستگاه های مورد مطالعه، مفصل فرانک برای جفت متغیر شدت-مدت خشک سالی انتخاب شد. نتایج بررسی و تحلیل توام جفت متغیر شدت-مدت خشک سالی منجر به ارایه منحنی های احتمال وقوع توام در منطقه شد که مشخصات منطقه ای خشک سالی را با احتمالات مختلف برآورد می کنند. رویکرد ارایه شده به دلیل افزایش حافظه سری زمانی و به کارگیری توزیع توام و توابع مفصل از عملکرد بهتری برخوردار بوده و مشخصه های خشک سالی را بهتر نمایان می سازد.

    کلید واژگان: تطویل آماری, توابع مفصل, سناریو های اقلیمی, خشکسالی
    Morteza Samadian, Esmaeil Asadi *, MohammadAli Ghorbani, Farshad Ahmadi

    There are two limitations in the analysis of drought characteristics, which this study has investigated and resolved. First, the limitation of the length of the statistical period regarding the presentation of meteorological drought characteristics and the other is the frequency analysis. The first case was solved by using CRU climate data and the second case by using copula functions in this research. In this study, while checking the accuracy of the rainfall values extracted from the CRU climate model on a monthly scale, the frequency analysis of drought severity and duration characteristics based on the SPI index in the Zarinehrood basin has been analyzed. The results of the investigations showed that the values of the CRU scenario have a suitable accuracy and error rate with the observational data and have a suitable certainty. By extending the statistical period to 60 years, the SPI index was estimated in the studied area, which indicates the increase in the severity and duration of droughts in recent years. 45% of the studied statistical period had a lack of rainfall and 8% of the studied months were faced with severe drought. By choosing the distribution of generalized extreme values and logistic for drought severity and duration series in the studied stations, Frank's copula was selected for drought severity-duration pair variable. The results of investigation and joint analysis of drought severity -duration pair variables led to the presentation of drought probability curves in the region, which estimate the regional characteristics of drought with different probabilities. The presented approach has better performance due to the increase of time series memory and the use of joint distribution and copula functions and shows the characteristics of drought better.

    Keywords: Climate Senarios, Copula Functions, Drought, Statistical extension
  • بابک شاهی نژاد*، زهرا شمس، ذبیح الله خانی تملیه، آزاده ارشیا
    زمینه و هدف

    در دیدگاه هیدرولوژیک اندازه گیری میزان آب های جاری رودخانه ها دریاچه ها و آب های زیرزمینی معیار خشکسالی می باشد و یک زمان پایه بین فقدان بارندگی و کم شدن آب های جاری و رودخانه ها و آب دریاچه ها و آب های زیرزمینی وجود دارد. در زمینه خشکسالی هواشناسی مطالعات بیشتری در قیاس با خشکسالی هیدرولوژیک صورت گرفته است. لذا هدف از این تحقیق تحلیل چند متغیره خشکسالی های هیدرولوژیک در حوضه دریاچه ارومیه با استفاده از مدل های تولید داده مصنوعی و توابع مفصل می باشد. لذا بکار بردن تلفیق روش های مذکور برای تحلیل خشکسالی های هیدرولوژیک به عنوان روشی جدید جهت تحلیل خشکسالی های هیدرولوژیک بکار گرفته شد.

    روش پژوهش:

     در این تحقیق به منظور تحلیل چند متغیره خشکسالی های هیدرولوژیک در حوضه دریاچه ارومیه از داده های دبی جریان 28 ایستگاه هیدرمتری که رژیم جریان در آنها واقعی می باشد طی دوره آماری 40 ساله (1395-1356 شمسی) استفاده گردید. همچنین جهت تولید داده های مصنوعی از مدل Ar (1) و جهت تحلیل خشکسالی از شاخص SDImod استفاده گردید. برای این منظور اقدام به تولید داده-های مصنوعی در 1000 تکرار گردید. از آنجایی که تحلیل تک متغیره خشکسالی و تحلیل بر مبنای داده های تاریخی نمی تواند به تنهایی افقی از خشکسالی های آتی را نشان دهد، لذا با استفاده از مدل Ar (1) داده های سالیانه تولید گردید و سپس با استفاده از مدل والنسیا شاکی اقدام به تولید داده های مصنوعی ماهیانه گردید. سپس مشخصات خشکسالی (شدت و مدت) برای هر دو سری داده-های تاریخی و تولیدی استخراج گردید و توزیع های رایج در هیدرولوژی بر داده های شدت، مدت و جریان برازش داده شد سپس ماتریس احتمال انتقال و ماتریس شرایط پایدار آنها نیز محاسبه گردید. همچنین با استفاده از ده توابع مفصل ارشمیدسی اقدام به تحلیل چند متغیره خشکسالی های هیدرولوژیک گردید. کد نویسی مراحل فوق در محیط نرم افزار متلب انجام شد.

    یافته ها: 

    نتایج حاصل از این تحقیق نشان داد پس از بررسی همگنی داده ها و تست ایستایی بودن آنها غالب داده ها از همگنی لازم برخوردار بوده اند و نتایج حاصل از همگنی داده ها نشان داد که ضریب تبیین بالای 9/0 و نتایج تست ایستایی و روند آنها نشان داد که داده ها در محدود مجاز 1/2± و 96/1± قرار داشتند. نتایج حاصل از برازش داده ها بر توزیع های رایج آماری نشان داد که تابع لوگ پیرسون تیپ 3 بر داده های جریان و توابع توزیع های گاما و نمایی به ترتیب بر شدت و مدت خشکسالی به عنوان توابع توزیع برتر شناخته شدند. تعداد دوره های خشکسالی بر اساس مقیاس های مختلف شاخص SDImod نشان داد برای دوره های مختلف تعداد دوره های خشکسالی برای مقیاس های کوتاه مدت بیشتر از مقیاس های بلندمدت بوده است. همچنین متوسط شدت و مدت خشکسالی برای داده های تولیدی و تاریخی حاکی از افزایش شدت خشکسالی برای داده های تولیدی نسبت به داده های تاریخی می باشد. نتایج حاصل از کلاس بندی دوره های خشکسالی برای داده های تاریخی و تولیدی نشان داد که به طور تقریبی 68 درصد از داده ها در طی دوره آماری در محدوده نرمال قرار داشتند و 32 درصد را سایر کلاس ها تشکیل داده اند. همچنین نتایج حاصل از توابع مفصل نشان داد که تابع مفصل جویی در مرتبه اول و توابع فیلیپ گامبل و گالامبوس در مرتبه بعدی به عنوان توابع مفصل برتر شناخته شدند.

    نتایج

    در نهایت نتایج حاصل نشان داد مدل های تولید داده های مصنوعی برای داده های سالیانه و ماهیانه برای سال های آماری کمتر از 30 سال مشخصات آماری میانگین، انحراف معیار، چولگی و همبستگی بین دو ماه متوالی را در حد قابل قبولی حفظ می کند، در حالی که با افزایش تعداد سال های آماری عملکرد مدل مطلوب تر می شود. احتمال تجمعی عدم خشکسالی یک ساله و احتمالات حالت نرمال و تر سالی در ماه های گرم سال بیشتر از ماه های دیگر سال باشد. همچنین با افزایش دوره های خشکسالی، احتمال تجمعی عدم خشکسالی نیز افزایش می یابد، بطوریکه با افزایش دوره ها این میزان احتمال کاهش می یابد و تقریبا صفر می شود. نتایج حاصل از دوره بازگشت های توام و شرطی و همچنین دوره بازگشت کندال نشان داد که در دوره های آتی احتمال رخدادن خشکسالی حداقل مشابه داده های تاریخی انتظار می رود. همچنین نتایج نشان داد که تابع مفصل جویی به عنوان تابع مفصل برتر برای داده های تاریخی و تولیدی شناخته شد. بر این اساس تابع مفصل تیوری در برابر تابع مفصل تجربی به نیمساز زاویه 45 درجه نزدیک می باشد.

    کلید واژگان: دریاچه ارومیه, تولید داده مصنوعی, توابع مفصل, Ar (1)
    Babak Shahinejad *, Zahra Shams, Zabihollah Khani Temeliyeh, Azadeh Arshia
    Background and Aim

    From a hydrological point of view, measuring the flow of rivers, lakes and groundwater is a measure of drought and there is a baseline time between the lack of rainfall and the decrease of running water of inlets and lakes and groundwater. More studies have been done on meteorological droughts compared to hydrological droughts. Therefore, the purpose of this study is multivariate analysis of hydrological droughts in Lake Urmia basin using artificial data generation models and Copula functions. Therefore, using a combination of the above methods for the analysis of hydrological droughts was used as a new method for the analysis of hydrological droughts.

    Method

    In this study, in order to multivariate analysis of hydrological droughts in the Urmia Lake basin, the flow data of 28 hydrometric stations in which the flow regime is real were used during a statistical period of 40 years (1978-2017). Also, Ar (1) model was used to generate artificial data and SDImod index was used for drought analysis. For this purpose, artificial data were generated in 1000 sequence. Since univariate drought analysis and analysis based on historical data can not show the horizontal of future droughts alone, so using the Ar (1) model, annual data were generated and then using the model The Valencia and Schakke generated monthly artificial data. Then drought characteristics (intensity and duration) were extracted for both historical and generation data series and common distributions in hydrology were fitted to intensity, duration and flow data. Then the transfer probability matrix and their steady state condition matrix (SSC) were also calculated. Also, multivariate analysis of hydrological droughts was performed using ten Archimedean Copula functions. The above coding was done in MATLAB software environment.

    Results

    The results of this study showed that after examining the homogeneity of data and their static test, most of the data had the necessary homogeneity and the results of data homogeneity showed that the coefficient of explanation was above 0.9 and the results of static test and Their trend showed that the data were within the allowable range of 1.2 ±2.1 and ±1.96. The results of fitting the data on the common statistical distributions showed that the Log Pearson Type3 (LP3) function was known as the superior distribution functions on the flow data and the gamma and exponential distribution functions on the severity and duration of the drought, respectively. The number of drought periods based on different scales of SDImod index showed that for different periods the number of drought periods for short-term scales was more than long-term scales. Also, the average intensity and duration of drought for generated and historical data indicate an increase in the intensity of drought for generated data compared to historical data. The results of classifying drought periods for historical and generated data showed that approximately 68% of the data were in the normal range during the statistical period and 32% were other classes. The result of the Copula functions showed that the Joe Copula function in the first order and Filip Gumble and Galambos functions in the next order were known as the superior Copula functions.

    Conclusion

    Finally, the results showed that the artificial data generation models for annual and monthly data for statistical years less than 30 years maintain the statistical characteristics of mean, standard deviation, skewness and correlation between two consecutive months, while increasing The number of statistical years of model performance becomes more favorable. The cumulative probability of non-annual drought and the probability of normal and wet season in hot months of the year is higher than other months of the year. Also, with increasing periods of drought, the cumulative probability of non-drought increases, so that with increasing periods, this probability decreases and becomes almost zero. The results of the joint and conditional return periods as well as the Kendall return period showed that the probability of drought occurring in future periods is expected to be at least similar to the historical data. The results also showed that the Joe Copula function was recognized as the superior Copula function for historical and generated data. Accordingly, the theoretical Copula function is close to the 45 degree angle bisector against the experimental Copula function.

    Keywords: Urmia Lake, Generation Technique, Copula Functions, Ar (1)
  • فرزاد خضری، محسن ایراندوست*، نوید جلال کمالی، نجمه یزدان پناه
    زمینه و هدف

    تغییر اقلیم یکی از عوامل مهمی است که بخش های مختلف زندگی انسان روی کره ی زمین را تحت تاثیر قرار خواهد داد و تاثیرات زیانباری بر منابع زیست محیطی، اقتصادی اجتماعی و به ویژه منابع آب خواهد داشت. آگاهی از تغییرات اقلیمی در زمینه خشکسالی می تواند برنامه ای جامع در حوزه های مختلف مدیریتی در خصوص پایش خشکسالی ها و خطرات احتمالی ناشی از آنها ارایه دهد. پدیده خشکسالی در هر منطقه ای حتی مناطق مرطوب ممکن است اتفاق بیافتد. این پدیده به عوامل و پارامترهای مختلفی وابسته بوده و یکی از مهم ترین نمادهای این پدیده یعنی وقوع خشکسالی کاهش میزان بارندگی است و در نتیجه تجزیه وتحلیل داده های بارش برای بررسی خشکسالی از اهمیت ویژه ای برخوردار است. هدف از مطالعه حاضر تحلیل دو متغیره خشکسالی با استفاده از دو شاخص SPI و SPImod و توابع مفصل می باشد 

    روش پژوهش

    در این تحقیق به منظور مدل سازی تحلیل چند متغیره خشکسالی در حوضه دریاچه ارومیه با بکارگیری سناریوهای انتشار RCP8.5 و RCP4.5 و نیز با بکارگیری مدل های گردش عمومی جو با استفاده از داده های تاریخی (2010-1991)، برای سه افق نزدیک (2030-2011)، متوسط (2065-2046) و دور (2099-2080) شبیه سازی و تولید داده گردید سپس با استفاده از داده های تولیدی، توسط شاخص SPImod و توابع مفصل، تحلیل چند متغیره خشکسالی در محیط نرم افزار متلب صورت گرفت. در بیان کلی تر، در ابتدا با استفاده از شاخص های مذکور (دو شاخص SPI و SPImod) مشخصات شدت و مدت خشکسالی استخراج، سپس با استفاده از کد نویسی در محیط نرم افزار متلب از هشت خانواده توابع مفصل ارشمیدسی استفاده گردید.

    یافته ها

    نتایج حاصل از تحلیل چند متغیره نشان داد که تابع مفصل جویی به عنوان تابع مفصل برتر جهت تحلیل چند متغیره خشکسالی (برای تحلیل توام شدت و مدت خشکسالی برای منطقه مورد مطالعه) می باشد. همچنین نتایج حاصل از احتمال و دوره بازگشت توام نشان داد که در دوره های آتی حداقل خشکسالی های هم سطح خشکسالی های تاریخی و حتی شدیدتر رخ خواهد داد. بدین صورت که بامطالعه ی دوره بازگشت های توام و شرطی و کندال، نتایج نشان داد که در یک سطح احتمال بحرانی معین، مقدار دوره بازگشت کندال خیلی بیشتر از دوره بازگشت استاندارد می باشد، بطوریکه این تفاوت با افزایش آن مقدار معین، افزایش می یابد 

    نتایج

    در نهایت نتایج حاصل از تحقیق با رویکرد تغییر اقلیم بر روی خشکسالی هواشناسی دریاچه ارومیه نشان داد که در دوره های آتی شاهد افزایش دما خواهیم بود که این موضوع بر میزان بارندگی های منطقه و منابع آب تاثیر خواهد گذاشت، از طرفی چون که داده های هواشناسی و هیدرولوژیک جهت محاسبات انواع خشکسالی ها بکار می روند بنابراین خشکسالی ها متاثر از تغییرات اقلیم بوده بگونه ای که در دوره های آتی 46 تا 48 درصد ماه ها در افق های مختلف خشک خواهند بود؛ و در آخر، نتایج حاصل از سری زمانی شاخص ها نشان داد که در طی دوره آماری حداقل 40 درصد ماه ها خشک بوده و این شدت خشکسالی ها در ایستگاه ارومیه به مراتب بیشتر از سایرین می باشد و در زمینه عملکرد شاخص ها به منظور تحلیل خشکسالی نتایج نشان داد که استفاده از شاخص SPI اصلاح شده تا حدود زیادی معایب SPI متداول را برطرف می کند و تغییرات فصلی بارش را در محاسبه شاخص SPI لحاظ می نماید.

    کلید واژگان: توابع مفصل, تحلیل چند متغیره, تغییر اقلیم, سناریوهای انتشار, خشکسالی
    Farzad Khezri, Mohsen Irandost *, Navid Jalalkamali, Najme Yazdanpanah
    Background and Aim

    Climate Climate change is one of the important factors that will affect different parts of human life on the planet and will have detrimental effects on the environment, socio-economic, and especially water resources. Knowledge of climate change can provide comprehensive plans in various areas of management regarding the monitoring of droughts and their potential risks. Drought can occur in any area, even wetlands. This phenomenon depends on various factors and parameters and one of the most important symbols of this phenomenon is the occurrence of drought is a decrease in rainfall and therefore the analysis of precipitation data is of special importance to study drought. The purpose of this study is to analyze drought variables using SPI and SPImod indices and detailed functions.

    Method

     In this study, to model the multivariate analysis of drought in Lake Urmia basin using RCP8.5 and RCP4.5 representative concentration pathway scenarios, data and models of atmospheric circulation of historical data (1991-2010) for three near horizons (2030- 2011), medium (2065-2046) and round (2099-2080) were simulated and produced. Then, using SPImod index and copula functions, drought multivariate analysis was performed in MATLAB software environment. In general, first, using the mentioned indicators (two indicators, SPI and SPImod), the characteristics of drought intensity and duration were extracted, then, using coding in MATLAB software environment, eight families of Archimedean detailed functions were used.

    Results

    The results of multivariate analysis showed that the Joe copula function is the best copula function for drought multivariate analysis (For analysis of both severity and duration of drought for the study area). Also, the results of probability and the joint return period showed that in the coming periods, at least droughts of the same level as historical droughts and even more severe will occur. Thus, by studying the period of combined and conditional returns and Kendall, the results showed that at a certain critical probability level, the amount of Kendall return period is much more than the standard return period, so that this difference increases with increasing that certain amount.

    Conclusion

    The results obtained with the climate change approach on the meteorological drought of Lake Urmia showed that in the coming periods we will see an increase in temperature, which will affect the rate of trade in the region and water resources, on the other hand, because the data Meteorology and hydrology are used to calculate the types of droughts, so droughts affected by climate change will be so that in future periods 46% to 48% of the months will be dry in different horizons. Finally, the results of the time series of indicators showed that during the statistical period at least 40% of the months were dry and this intensity of droughts in the Urmia station is much higher than others. The modified SPI largely eliminates the disadvantages of conventional SPIs and takes into account seasonal variations in precipitation in the calculation of the SPI index.

    Keywords: Copula Functions, Multivariate analysis, Climate Change, Pathway Scenarios, Drought
  • نشاط جهان نمایی، پیام خسروی نیا*، هادی ثانی خانی، رسول میرعباسی
    خشکسالی یکی از رخدادهای طبیعی است که اثرات مخرب زیادی بر محیط زیست دارد. شدت و مدت خشکسالی دو مشخصه مهم برای تشخیص خشکسالی بوده و معمولا از روی داده های آب و هواشناسی، مانند بارش مشخص می شوند. در این مطالعه، از توابع مفصل دو بعدی برای ایجاد توزیع دومتغیره از مشخصه های خشکسالی ایستگاه های سنندج و سقز در غرب ایران استفاده شد. دو مشخصه مهم خشکسالی، مدت و شدت خشکسالی، از سری زمانی شاخص بارش استاندارد شده (SPI) استخراج گردید. به منظور استفاده از توابع مفصل، ابتدا ضرایب همبستگی اسپیرمن و تاو کندال برای بررسی همبستگی بین متغیرهای شدت و مدت خشکسالی برای هر دو ایستگاه محاسبه شدند که نتایج نشان داد همبستگی معناداری بین شدت و مدت خشکسالی وجود دارد. پس از تعیین بهترین توزیع فراوانی حاشیه ای برای مشخصه های خشکسالی، برازش پنج تابع مفصل مختلف برای ایجاد توزیع دومتغیره شدت و مدت خشکسالی مورد بررسی قرار گرفت و پارامتر وابستگی هر کدام از توابع مفصل با استفاده از روش تابع استنتاج برای حاشیه ها (IFM) محاسبه گردید. نتایج نشان داد که برای هر دو ایستگاه (سنندج و سقز) تابع مفصل فرانک به دلیل دارا بودن بیشترین مقدار لگاریتم درستنمایی (9737/328- و 3758/339-) و NSE (9393/0 و 9174/0) و کمترین مقدار RMSE (0655/0 و 0763/0) و AIC (8280/695 و 7516/680) مناسب ترین مفصل برای ایجاد توزیع دومتغیره شدت و مدت خشکسالی می باشد. در نهایت احتمال وقوع دومتغیره توام، احتمال شرطی خشکسالی و دوره های بازگشت توام و شرطی خشکسالی محاسبه شدند که نتایج حاصله می تواند اطلاعات مفیدی را برای برنامه ریزی و مدیریت منابع آب در این منطقه فراهم کند.
    کلید واژگان: توابع مفصل, خشکسالی هواشناسی, مشخصه های خشکسالی, مدیریت منابع آب
    Neshat Jahannamaii, Payam Khosravinia *, Hadi Sanikhani, Rasoul. Mirabbasi
    Drought is one of the natural events that has a great impact on the environment. The severity and duration of drought are two important characteristics for the detection of drought and are usually derived from the weather data such as precipitation. In this study, two-dimensional copulas were used to construct bivariate distribution of drought characteristics for Sanandaj and Saqez stations located in the western part of Iran. Two important characteristics of drought including; duration and severity were derived from the standardized precipitation index (SPI) time series. In order to use copulas functions, Spearman’s rho and Kendall’s tau correlation coefficients were first calculated to assess correlation between variables of severity and duration of drought for both of considered stations. The results showed that there is a significant correlation between severity and duration of drought. After determining the best fitted marginal distributions on drought characteristics, the fittness of five different copulas for developing the bivariate distribution of severity and duration of drought was examined and the dependency parameter of each copula was calculated using the inference function for the margins technique (IFM). The results showed that for both stations (i.e. Sanandaj & Saqez) Frank copula function, due to having the highest log-likelihood (-328.9137 & -339.3758) and NSE (0.9393 & 0.9174), and the lowest values of RMSE (0.0655 & 0.0763) and AIC (695.8280 & 680.7516), is the most appropriate function for constructing the bivariate distribution of duration and severity of drought. Finally, the conditional probability of drought, joint and conditional returns periods of drought were calculated. The obtained results can provide useful information for planning and management of water resources over the studied area.
    Keywords: Copulas functions, meteorological drought, Drought characteristics, Water Resources Management
  • زینب افشارپور، عبدالرضا بهره مند، محمد عبدالحسینی*
    بارندگی به عنوان ورودی در مدل سازی سیل و طراحی سازه های هیدرولیکی از اهمیت بسزایی برخوردار است. تحلیل فراوانی بارش از جمله وظایف مهم هیدرولوژیست ها و برنامه ریزان منابع آب می باشد. پدیده های هیدرولوژیکی از جمله بارندگی به صورت چند متغیره (شدت- عمق- مدت) هستند، از این رو مدل سازی مشترک از چندین متغیر تصادفی لازم است. با توجه به اهمیت دو متغیر شدت و عمق بارندگی در مدیریت سیلاب و طراحی سازه های هیدرولیکی، در این تحقیق از توابع مفصل برای تحلیل ساختار وابستگی بین این دو متغیر استفاده شد. برای این منظور از 40 سال داده های بارندگی ثبت شده ایستگاه باران سنجی مینودشت واقع بر رودخانه چهل چای حوزه آبخیز گرگانرود استفاده شد. همچنین جهت تعیین ریسک مجاز خراب شدن یک سازه در مقابل بارندگی، دوره بازگشت در حالت یک متغیره با دوره بازگشت دو متغیره بر اساس توابع مفصل منتخب مورد مقایسه قرار گرفت. در این تحقیق بر اساس معیارهای نیکویی برازش، مفصل فرانک منجر به بهترین نتیجه در مدل سازی متغیرهای شدت و عمق بارندگی شد. دوره بازگشت دو متغیره بر اساس مفصل فرانک برآورد گردید که در مقایسه با دوره بازگشت یک متغیره، موجب بهبود در برآورد ریسک مجاز یک سازه می شود. به عنوان مثال، رخداد واقعه ای با مقادیر شدت بارندگی 45/33 میلی متر بر ساعت و عمق بارش 61/168 میلی متر برای دوره بازگشت یک متغیره ی 100 سال، در دوره بازگشت توام «یا» برابر 53 سال و در دوره بازگشت توام «و» برابر 954 سال است. مقایسه تحلیل دو متغیره با تحلیل یک متغیره گویای اختلاف مقادیر حاصل از این دو روش است. از آنجا که تحلیل یک متغیره وقایع هیدرولوژیک به علت عدم در نظر گرفتن تمامی مشخصه های موثر در پدیده، تحلیلی جامع و به دور از خطا نخواهد بود، لذا استفاده از تحلیل چند متغیره وقایع هیدرولوژیک در مطالعات توصیه می شود.
    کلید واژگان: بارندگی, تحلیل فراوانی دو متغیره, توابع مفصل, دوره بازگشت یک متغیره, دوره بازگشت دو متغیره
    Zeynab Afsharypour, Abodolreza Bahremand, Mohammad Abdolhosseini *
    Rainfall as an input factor for flood modeling and design of hydraulic structures has great importance. Rainfall frequency analysis is a major task for water resources planners and hydrologists. Considering this fact that hydrological phenomena including rainfall are multivariate (intensity-depth-duration) terms, joint modeling of several random variables would be required. Considering the importance of two rainfall characteristics including intensity and depth in flood management and design of hydraulic structures, in this research, copula function was used for the analysis of dependency structure of these two variables. For this purpose, 40 years recorded rainfall data in Minoodasht hydrometry station located on Chehelchay River in Gorganrood watershed was used. In order to determine the allowable risk of structure failure against rainfall, its univariate return period was compared with estimated joint return period through selected copula. In this study, Frank copula led to the best results in bivariate modeling of rainfall intensity and depth, according to goodness of fit tests. Associated return period was estimated by Frank copula to improve allowable structural risk estimation in comparison to univariate return period. For example, an incident with the intensity of rainfall equal to 45.43 mm/h and its depth of 168.61 mm for 100 years’ univariate return period is 53 years in "or" case and 954 years in "and" case for bivariate joint return period. Comparison of bivariate analysis with univariate analysis indicates the difference the outcome of these tow methods. As due to the lack of consideration of all effective features in the phenomenon, the univariate analysis of hydrological events would not be a comprehensive analysis, therefore, the multivariate analysis of hydrological events is recommended.
    Keywords: Rainfall, bivariate frequency analysis, Copula, univariate return period, Bivariate return period
  • فرشاد احمدی*، رسول میرعباسی نجف آبادی، فریدون رادمنش
    خشک سالی پدیده ای اقلیمی است که به کندی شروع می شود و طبیعتی پنهان دارد. مدت زمان وقوع آن طولانی است و خسارت های ناشی از آن در بخش های مختلف، مانند کشاورزی و محیط زیست و اقتصاد، به صورت تدریجی ظاهر می شود. پایش و پیش بینی خشک سالی ها، به ویژه تعیین دقیق زمان شروع و تداوم آن، در مدیریت منابع آبی و برنامه ریزی جهت کاهش آثار مخرب خشک سالی اهمیتی ویژه دارد. در این مطالعه، خشک سالی های سه استان گلستان، گیلان و مازندران (استان های حاشیه دریای خزر) با استفاده از شاخص کمبود توام (JDI) ارزیابی شد. همچنین عملکرد شاخص JDI با دو شاخص بارش استانداردشده (SPI) و SPI اصلاح شده () مقایسه شد. بدین منظور، از داده های بارش ماهیانه پنج ایستگاه سینوپتیک بابلسر، بندرانزلی، رامسر، گرگان، و رشت، در دوره آماری 1971 تا 2011، برای محاسبه شاخص های مورد بررسی استفاده شد. نتایج نشان داد در سال های اخیر تعداد ماه های خشک در منطقه مطالعه شده افزایش یافته است؛ طوری که در همه ایستگاه ها (به جز بابلسر) درصد ماه های خشک به بیش از 50 درصد در ده سال اخیر (2002 2011) رسیده است. بر اساس محاسبات انجام شده برای شاخص های JDI و SPI و ، هر چه فاصله ایستگاه ها از دریای خزر بیشتر می شود مقدار خشکی ها و کمبود بارش نیز افزایش می یابد. همچنین، نتایج نشان داد شاخص JDI، علاوه بر توصیف علمی وضعیت کلی خشک سالی، قابلیت مشخص کردن ظهور (آغاز) خشک سالی ها و نیز خشک سالی های طولانی مدت را دارد و ارزیابی وضعیت خشک سالی را به صورت ماه به ماه میسر می سازد.
    کلید واژگان: توابع مفصل, خشک سالی, دریای خزر, شاخص کمبود توام
    Farshad Ahmadi *, Rasoul Mirabbasi Najafabadi, Fereydoon Radmanesh
    Drought is a climatic phenomenon that slowly and gradually emerges, and is of a latent nature. It lasts long, damaging the different sectors of agriculture, environment and consequently the society. Monitoring and prediction of droughts, especially accurate determination of their times of emergence, and duration, are very important in water resources management and in planning for drought mitigation strategies. Throughout the present study, drought conditions in three provinces (Golestan, Guilan and Mazandaran) located in the southern margin of the Caspian Sea, were evaluated by means of Joint Deficit Index (JDI). The performance of JDI was compared with two other drought indices, Standardized Precipitation Index (SPI) and Modified Standardized Precipitation Index (SPImod). To follow the purpose, monthly precipitation data from 5 synoptic stations, namely: Babolsar, Bandareanzali, Ramsar, Rasht and Gorgan during the period of 1971 to 2011 were used for calculating the drought indices. Results showed that in recent years, the number of dry months across the study area had increased, significantly, as for all the considered stations (except Babolsar) the percentage of dry months had increased to more than 50% during the recent 10 years of 2002-2011. Based upon the calculated JDI, SPI and SPImod values, it becomes evident that the dry condition (along with deficit in precipitation) increase with an increase in the distance from the Caspian Sea. The results also indicate that JDI provides for a comprehensive assessment of droughts and that it is capable of reflecting both emerging and prolonging of the droughts in an accurate manner, allowing for a month-by-month drought assessment.
    Keywords: Copula functions, drought, Caspian sea, Joint Deficit Index
  • میثم سالاری، علی محمد آخوندعلی، آرش ادیب، علیرضا دانشخواه
    در روش های مرسوم تحلیل فراوانی سیلاب تنها متغیر دبی اوج سیلاب مد نظر قرار می گیرد و فرض می شود که متغیر مورد بررسی از توابع توزیع پارامتری خاصی تبعیت می کند. این فرضیه ها محدود کننده هستند و منجر به دستیابی به اطلاعات محدود در زمینه ریسک سیلاب می شوند. یک رویداد سیلاب دارای سه متغیر دبی اوج، حجم و تداوم سیلاب می باشد بطوری که این متغیرها در طبیعت تصادفی بوده و بین دو متغیر همبستگی وجود دارد. در این تحقیق از توابع مفصل برای مدل بندی ساختار همبستگی و همچنین برآورد توزیع احتمال توام متغیرهای سیلاب در ایستگاه هیدرومتری اهواز بر روی رودخانه کارون استفاده گردید. با در نظر گرفتن توابع توزیع حاشیه ای سیلاب از خانواده های توزیع های پارامتری و ناپارامتری، سه مفصل مناسب از کلاس ارشمیدسی، یعنی خانواده های کوک-جانسون، علی-میکائیل-حق و گامبل-هوگارد برای مدل سازی ریاضی دو متغیره سیلاب استفاده شد. بر اساس معیارهای نکویی برازش مفصل خانواده گامبل-هوگارد منجر به بهترین نتیجه در مدل سازی ترکیب های مختلف متغیرهای سیلاب شد. با استفاده از مفصل منتخب توابع توزیع تجمعی شرطی و نیز دوره های بازگشت توام متغیرهای سیلاب برآورد گردید که موجب بهبود در برآورد ریسک سیلاب گردید.
    کلید واژگان: توابع مفصل, توزیع حاشیه ای, توزیع احتمال توام, دوره بازگشت توام, تابع توزیع تجمعی شرطی
    Meysam Salari, Ali Mohammad Akhond Ali, Arash Adib, Ali Reza Dneshkhah
    In the conventional methods of flood frequency analysis, the flood peak variable is just considered and assumed that this variable follows some specific parametric distribution function. This assumption would restrict us and lead us to the limited available information to evaluate the flood risk. It is well known that a flood event has three variables of flood peak, volume and duration which are random in nature and are mutually dependent. In this research, the concept of the Copula function is briefly introduced and then used to modeling the dependency structure of the flood variables of the Karun River at the Ahvaz hydrometric stationand then estimate their joint probability distribution. We use three well-known and appropriate copulas, including Ali–Mikhail–Haq, Cook–Johnson and Gumbel–Hougaard which belong to the Archimedean class of copulas, to modeling the joint probability distribution of the flood variables, where the marginal distributions of the flood’s variables are selected from the parametric and non-parametric distributions. The Gumbel–Hougaard family led to better modeling of different combination of flood’s variables based on goodness of fit criteria. The selected copula is used to estimate conditional cumulative distribution function and joint return periods which lead to better estimation of flood risk.
    Keywords: Copula functions, Marginal distribution, Joint probability distribution, Joint return period, Conditional cumulative distribution function
  • رسول میرعباسی نجف آبادی، احمد فاخری فرد، یعقوب دین پژوه، سید سعید اسلامیان
    پایش و پیش بینی خشکسالی ها، بویژه تعیین دقیق زمان شروع و تداوم آن، اهمیت ویژه ای در مدیریت منابع آبی و برنامه ریزی جهت کاهش اثرات مخرب خشکسالی دارد. در این مطالعه خشکسالی های هواشناختی ارومیه در دوره آماری2011-1951 با استفاده از شاخص کمبود توام (JDI) و شاخص بارش استاندارد شده متداول (SPI) و شاخص SPI اصلاح شده () مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که استفاده از شاخص تا حدود زیادی معایب SPI متداول را برطرف می کند و تغییرات فصلی بارش را در محاسبه شاخص SPI لحاظ می نماید. با این حال شاخص نیز همانند شاخص SPI متداول به مقیاس زمانی حساسیت نشان می دهد، زیرا ممکن است نتایج ناسازگار در مقیاس های زمانی مختلف ظاهر شود و این موضوع باعث سردرگمی محققان در ارزیابی خشکسالی ها می شود. برای حل این مشکل از شاخص کمبود توام استفاده شد. شاخص JDI با ایجاد توزیع توام شاخص های با مقیاس های زمانی 1 تا 12 ماهه با استفاده از توابع مفصل بدست می آید. نتایج محاسبه شاخص JDI نشان داد که ارومیه یک سلسله خشکسالی بلندمدت و شدید (1-JDI<) را در خلال سال های 1996 تا 2011 تجربه کرده است. بطوریکه در این دوره (2011-1996) از کل 192 ماه، 101 ماه خشک (JDI<0) بوده است. همچنین دوره های خشک از شدت بیشتری (نسبت به دوره های تر) برخوردار بوده اند. این خشکسالی ها عواقب زیست محیطی وخیمی از جمله خشک شدن دریاچه ارومیه را بهمراه داشته است.
    کلید واژگان: ارومیه, توابع مفصل, خشکسالی, شاخص بارش استاندارد شده (SPI), شاخص کمبود توام (JDI
    R. Mirabbasi Najafabadi, A. Fakheri-Fard, Y. Dinpashoh, Ss Eslamian
    Monitoring and prediction of droughts، especially accurate determination of its emersion time and duration، are very important in water resources management and developing drought mitigation strategies. In this study، meteorological drought conditions in Urmia station during 1951-2011 were evaluated by means of the modified Standardized Precipitation Index (SPImod) and the Joint Deficit Index (JDI). Results showed that use of the modified SPI covered some flaws of the traditional SPI، and took into account the seasonal variation of precipitation. Nevertheless، the modified SPI same as the traditional SPI is sensitive to the time scale and it can lead to confusion because inconsistent results may emerge under different time scales. In order to resolve this issue، the JDI was used. The JDI was calculated through constructing the joint distributions of multiple modified SPIs with time scales 1 to 12 months using copula functions. The results indicated that the Urmia station had experienced a prolonged and sever (JDI<-1) drought during 1996-2011، as 101 out of 192 months were dry (JDI<0). Also، the dry periods had more severity than the wet periods. These drought events led to serious environmental consequences such as Urmia Lake drying up.
    Keywords: Copula, Drought, Joint Deficit Index, Standardized Precipitation Index, Urmia
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال