تحقیقات منابع آب ایران

تحقیقات منابع آب ایران

تحلیل احتمال وقوع توأم و شرطی سیلاب و بارش‌های حدّاکثری روزانه با استفاده از توابع مفصل: مطالعه موردی حوضه‌ آبخیز کن، تهران

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 دانشکده منابع طبیعی دانشگاه صنعتی اصفهان
2 دانشیار دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه صنعتی اصفهان
3 استاد دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه صنعتی اصفهان
10.22034/iwrr.2025.525356.2917
چکیده
در دهه‌های اخیر، وقوع مکرر سیلاب‌های مخرب در حوضه‌ی آبخیز کن واقع در غرب تهران، ضرورت تحلیل دقیق‌تر روابط میان بارش و رواناب را آشکار ساخته است. هدف از این پژوهش، بررسی وابستگی آماری بین دبی اوج لحظه‌ای سالانه و بارش‌های حداکثری روز وقوع سیلاب در بازه‌های زمانی ۲۴، ۴۸ و ۷۲ ساعته با استفاده از توابع مفصل است. پس از تعیین همبستگی بین متغیرها با آزمون‌های کندال و اسپیرمن، بهترین توزیع‌های حاشیه‌ای و مفصل از میان مدل‌های فرانک، گامبل، کلایتون و پلاکت بر اساس آزمون کرامر فون مایزس و شاخص‌های AIC و BIC انتخاب شدند. نتایج نشان داد در زیرحوضه‌های سولقان و کیگا وابستگی قوی‌تری میان بارش و دبی وجود دارد و با افزایش مدت بارش از ۲۴ به ۷۲ ساعت، احتمال وقوع هم‌زمان بارش و سیلاب (دوره بازگشت توأم) افزایش می‌یابد. همچنین، تحلیل دوره بازگشت شرطی بیانگر آن است که عبور بارش از آستانه‌های بحرانی موجب افزایش چشمگیر دبی اوج و طولانی‌تر شدن دوره بازگشت شرطی می‌شود. این یافته‌ها نشان می‌دهد که بارش‌های بلندمدت نقش تعیین‌کننده‌ای در تولید سیلاب‌های بزرگ دارند و صرفاً شدت لحظه‌ای بارش نمی‌تواند شاخص مناسبی برای برآورد خطر سیلاب باشد. چارچوب پیشنهادی این پژوهش می‌تواند به‌عنوان ابزاری کاربردی در برآورد ریسک، طراحی سازه‌های کنترل سیلاب، تعیین اولویت اقدامات آبخیزداری و توسعه سامانه‌های هشدار زودهنگام در حوضه‌های مشابه مورد استفاده قرار گیرد.
کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله English

Joint and Conditional Probability Analysis of Flood and Daily Extreme Rainfall Using Copula Functions: A Case Study of the Kan Basin, Tehran

نویسندگان English

Mohammad Reza Momeni 1
Reza Modarres 2
Saeid Soltani Koupaei 3
1 Department of Natural Resource of Isfahan University of Technology
2 Associate Professor, Department of Natural Resources, Isfahan University of Technology.
3 Professor, Department of Natural Resources, Isfahan University of Technology
چکیده English

In recent decades, the recurrent occurrence of destructive floods in the Kan basin, located in western Tehran, has highlighted the need for a more detailed analysis of the rainfall–runoff relationship. This study aims to investigate the statistical dependence between annual peak instantaneous discharge and the maximum daily rainfall on flood days over 24, 48, and 72-hour durations using copula functions. After assessing the correlation between variables with Kendall’s tau and Spearman’s rho tests, the best-fitting marginal and copula distributions among the Frank, Gumbel, Clayton, and Plackett models were selected based on the Cramér–von Mises test and AIC and BIC criteria. The results indicate that the Soleghan and Kiga sub-basins exhibit stronger rainfall–discharge dependence, and that increasing the rainfall duration from 24 to 72 hours enhances the likelihood of simultaneous occurrence of rainfall and flood events (joint return period). Moreover, conditional return period analysis reveals that exceeding critical rainfall thresholds significantly increases peak discharge and prolongs the conditional return period. These findings suggest that long-duration rainfall plays a decisive role in generating major floods, and that instantaneous rainfall intensity alone is not a sufficient indicator for flood hazard assessment. The proposed framework can serve as a practical tool for risk estimation, the design of flood control structures, prioritization of watershed management interventions, and the development of early warning systems in similar catchments.

کلیدواژه‌ها English

Copula functions
Kan basin
Joint return period
Conditional return period
Flood day rainfall

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 06 آبان 1404

  • تاریخ دریافت 28 تیر 1404
  • تاریخ بازنگری 18 مهر 1404
  • تاریخ پذیرش 06 آبان 1404