تحليل عدم قطعيت مشخصه هاي خشكسالي هيدرولوژيكي با استفاده از ابرمكعب لاتين (مطالعه موردي: حوزه آبخيز سد ميناب)

Uncertainty Analysis of Hydrological Drought Characteristics Using Latin Hypercube Sampling (Case Study: Minab Dam Watershed

عدم قطعيت پايش خشكسالي به وسيله شاخص استاندارد شده جريان، به طور عمده به انتخاب تابع توزيع احتمال وابسته است، چرا كه توزيع مورد استفاده بر روي توصيف جريان تجمعي و نهايتا خصوصيات خشكسالي موثر است. در اين مقاله، تحليل عدم قطعيت چهار تابع توزيع آماري در برآورد مشخصه هاي خشكسالي هيدرولوژيكي (شدت، مدت و فراواني) در ايستگاه هيدرومتري حوزه آبخيز سد استقلال ميناب طي دوره زماني 30 و 49 ساله، در 6 مقياس زماني 3 تا 48 ماهه با استفاده از روش نمونه برداري ابرمكعب لاتين بررسي گرديد. به ازاء هر واقعه دبي متوسط ماهانه در ماه و سال مورد نظر، تعداد 50000 نمونه تصادفي توليد و حدود اطمينان بالا و پائين در سطح اعتماد 95 درصد برآورد و مشخصه هاي خشكسالي (شدت، مدت و فراواني) به ازاي هر مقياس زماني در توابع توزيع مختلف در دو دوره مذكور براي باند بالا و پائين بدست آمد. نتايج در بررسي طولاني ترين تداوم و شدت خشكسالي نشان داد با افزايش مقياس زماني، شدت و مدت خشكسالي افزايش و فراواني كلاس هاي خشكسالي كاهش مي يابد. بررسي تداوم و شدت خشكسالي در باند اطمينان مورد بررسي اختلاف معني داري بين برآورد شدت و مدت خشكسالي توابع در مقياس هاي مورد بررسي را نشان نداد، اما در مورد فراواني خشكسالي در كلاس هاي توصيفي، بين توابع نرمال با ويبول و گاما در مقياس كوتاه مدت (3 و 6 ماهه) اختلاف معني داري وجود داشت. نتايج نشان داد از نظر شدت و مدت خشكسالي، تابع نرمال، مقياس زماني 24 ماهه و دوره زماني كوتاه مدت 30 ساله داراي بالاترين عدم قطعيت برآورد خشكسالي هيدرولوژيكي است. در نهايت توصيه مي شود، چنانچه از طول دوره مختلف در مقياس هاي زماني مختلف با توابع احتمال استفاده مي گردد، كاربر SRI از تفاوت هاي عددي آن ها آگاهي داشته و متناسب با عدم قطعيت موجود در آن، اقدام به برنامه ريزي و تصميم گيري در زمينه مديريت منابع آب نمايد.

Drought monitoring by the Standardized Runoff Index (SRI) presents some uncertainties, mainly dependent on the choice of the probability distribution used to describe the cumulative precipitation and on the characteristics of the dataset. In this study, uncertainty analysis for estimation of the hydrologic drought characteristics (intensity, duration and frequency) was performed. Four distribution functions, two time period (30 and 49 years), six time scales (3, 6, 9, 12, 24 and 48 months) and Latin hyper cube sampling (LHS) method ware used. For each event at per year and month, was generated 50000 random sampling.Then, lower and upper bands of certainty was calculated for confidence level of 95% . In addition to the drought characteristics (intensity, duration and frequency) were calculated for six time scales, four distribution functions and two length of time series . Investigation of the longest duration and highest intensities showed that an increase time scale led to decrease the frequencies of drought classes and as a result increase drought intensity and duration . Further, no significant difference in the assessment of intensity and duration was between various distribution functions, meanwhile significant difference was between normal compared to weibull and gamma for the estimation of drought frequency in short time scales (3 and 6 months). Results of this study emphasized that considering drought intensity and duration, the normal distribution function, 24-month time scale and 30-years’ time series had the largest uncertainty for hydrologic drought estimation.