عدم قطعیت در محاسبه شاخص خشکسالی هیدرولوژیکی با کاربرد توزیع گاما (مطالعه موردی: حوضه آبریز دریاچه ارومیه)

نوع مقاله : یادداشت فنی (5 صفحه)

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری مهندسی عمران-منابع آب، دانشگاه آزاد واحد شهر قدس، تهران.

2 گروه مهندسی عمران، واحد شهر قدس، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران

3 استاد دانشکده فنی و مهندسی دانشگاه آزاد اسلامی واحد شهر قدس، تهران.

چکیده

هدف از این پژوهش، تحلیل عدم قطعیت ناشی از فرض برازش توزیع گاما بر سری زمانی داده‌های آبدهی در محاسبه شاخص خشکسالی هیدرولوژیکی (SDI) می‌باشد. با کاربرد سری زمانی داده‌های آبدهی ماهانه و سالانه در 30 ایستگاه هیدرومتری واقع در حوضه آبریز دریاچه ارومیه، کارایی توزیع گاما در برازش داده‌های آبدهی بررسی شد. نتایج نشان‌داد توزیع گاما در برازش سری داده‌های آبدهی تنها در 1/5درصد کل حالات به عنوان توزیع برتر شناخته شد. بواسطه آزمون کلموگروف-اسمرینوف، اختلاف معنی‌دار بین توزیع تجربی داده‌های آبدهی و توزیع گاما در 25 درصد حالات مشاهده گردید که این میزان در ماه‌های ابتدایی و انتهای سال آبی تا حدود 57 درصد نیز افزایش می‌یابد. در مقابل توزیع Wakeby در 31 درصد حالات به عنوان برترین توزیع در برازش سری داده‌های آبدهی، شناخته شد. بیشترین جابه‌جایی طبقات خشکسالی هیدرولوژیکی با کاربرد توزیع احتمالاتی Wakeby نسبت به توزیع گاما درمقیاس ماهانه مربوط به ایستگاه قبقلو در ماه مرداد 96 درصد و در مقیاس سالانه مربوط به ایستگاه قاسملو 54 درصد، مشاهده گردید. ملاحظه گردید با محاسبه SDI بر مبنای توزیع Wakeby نسبت به توزیع گاما، بیشترین فراوانی جابه‌جایی در مقیاس‌های سالانه و ماهانه مربوط به طبقه نرمال و به‌ترتیب معادل 25 و 43 درصد است.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Uncertainty in Calculating Hydrological Drought Index Using Gamma Distribution (Case Study: Urmia Lake Basin)

نویسندگان [English]

  • Maryam Jamal 1
  • Hossein Ebrahimi 2
  • Habib Mousavi Jahromi 3
1 PhD. candidate in civil engineering, Islamic Azad University, Shahr-e-Qods Branch, Tehran, Iran.
2 Department of Civil engineering, Shahr-e-Qods Branch, Islamic Azad University,Tehran, Iran
3 Professor, Faculty of civil engineering, Islamic Azad University, Shahr-e-Qods Branch, Tehran, Iran.
چکیده [English]

This study analyzes the Uncertainty arising from the assumption of fitting the Gamma distribution to the time series of discharge data in calculating the Streamflow Drought Index (SDI). Using the time series of monthly and annual discharge data in 30 hydrometric stations located in the Urmia Lake Basin, the efficiency of Gamma distribution in fitting discharge data was investigated. The results showed that the Gamma distribution in the fitting of the discharge data series was recognized as the superior distribution in only 1.5% of the total cases. According to Kolmogorov-Smirnov test, a significant difference was observed between the experimental distribution of discharge data and the distribution of Gamma in 25% of cases, which increases to about 57% in the first and last months of the wet year. In contrast, the Wakeby distribution was recognized as the best distribution in fitting the discharge data series in 31% of cases. The highest displacement of hydrological drought classes was observed with the use of Wakeby distribution compared to Gamma distribution in the monthly scale of Ghabeghloo station in August (96%) and in the annual scale of Ghasemloo station (54%). It was observed that by calculating SDI based on Wakeby distribution compared to Gamma distribution, the highest frequency of displacement in annual and monthly scales is related to normal class and is equal to 25% and 43%, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • SDI
  • Equi-probability transformation
  • Drought monitoring
  • Gamma distribution
  • Uncertainty

مراجع

Al-Faraj FAM, Scholz M, Tigkas D (2014) Sensitivity of surface runo to drought and climate change: Application for Shared River Basins. Water 6(10):3033–3048
Arabzadeh R, Kholoosi MM, Bazrafshan J (2016) Regional hydrological drought monitoring using principal components analysis. Journal of Irrigation and Drainage Engineering 142(1):04015029
Edwards DC, McKee TB (1997) Characteristics of 20th century drought in the United States at multiple time scales. Climatology Report Number 97–2, Colorado State University, Fort Collins, Colorado
Fang KF, Huang YF, Koo CH (2020) Investigation of streamflow as a seasonal hydrological drought indicator for a tropical region. Water Supply 20(2):609–620
Ghobadi F, Saghafian B, Araghinejad SH (2015) The drought threshold, a realistic water resources management measure for Urmia Lake Basin. Iran-Water Resources Research 10(3):66-76 (In Persian)
Iran Ministry of Energy (2020) Stream flow Report, Water Year 2017-2018. Tehran, Iran (In Persian)
Li S, Xiong L, Dong L, Zhang J (2013) Effects of the Three Gorges Reservoir on the hydrological droughts at the downstream Yichang station during 2003–2011. Hydrological Process 27(26):3981–3993
Ma M, Ren L, Singh VP, Yuan F, Chen L, Yang X, Liu Y (2016) Hydrologic model-based Palmer indices for droughtcharacterization in the Yellow River basin, China. Stochastic Environmental Research and Risk Assessment 30(5): 1401–1420
Mishra AK, Desai VR (2005) Drought forecasting using stochastic models. Stochastic Environment Research Risk Assessment 19:326-339
Mosaedi A, Ghabaei Sough M (2011) Modification of Standardized Precipitation Index (SPI) based on relevant probability distribution function. Journal of Water and Soil 25(5):1206-1216 (In Persian)
 
Nalbantis N, Tsakiris G (2009) Assessment of hydrological drought revisited. Water Resources Management 23(5):881-897
Shukla S, Wood AW (2008) Use of a standardized runoff index for characterizing hydrologic drought. Geophysics Research Letter 35(2):1-8
Tabari H, Nikbakht J, Hosseinzadeh Talaee P (2013) Hydrological drought assessment in northwestern Iran based on Streamflow Drought Index (SDI). Water Resources Management 27:137–151
Tigkas D, Vangelis H, Tsakiris G (2012) Drought and climatic change impact on streamflow in small watersheds. Science of the Total Environment 440:33–41
Vicente-Serrano SM, Lopez-Moreno JI, Beguería S, Lorenzo-Lacruz J, Azorin- Molina C, Morán-Tejeda E (2012) Accurate computation of a stream flow drought index. Journal of Hydrologic Engineering 17(2):318-332

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 27 اسفند 1399
  • تاریخ پذیرش: 27 اسفند 1399

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار