تحليل فراواني منطقه‌اي بارش‌هاي حداكثرسالانه يك و دو روزه با خوشه بندي و نظريه گشتاورهاي خطي، مطالعه موردي: استان خراسان رضوي

Regional Frequency Analysis of Annual Maximum 1-day And 2-day Rainfalls Using Clustering And L-moments, Case study: Khorasan Razavi Province

هدف اين پژوهش، تحليل فراواني منطقه‌اي بارش‌هاي حداكثر سالانه يك روزه (AM1R) و دو روزه (AM2R) با استفاده از ديدگاه گشتاورهاي خطي در استان خراسان رضوي است. بدين منظور ابتدا آزمون‌هاي پايه آماري شامل: همگني، استقلال و داده پرت بر روي داده‌هاي AM1R و AM2R در 123 ايستگاه باران‌سنجي استان انجام شد. اين استان با روش تحليل خوشه‌اي و رعايت الگوهاي توپوگرافي و بارش متوسط سالانه، به 4 ناحيه تقسيم، سپس همگني هيدرولوژيكي اين نواحي با آزمون ناهمگني كنترل و تاييد شد. پارامترهاي توابع توزيع مقادير حدي تعميم‌يافته (GEV)، لوجستيك تعميم‌يافته ((GLO، پيرسون نوع III (PE3) و لوگ نرمال سه پارامتري (LN3) براي داده‌هاي AM1R و AM2R، در هر ناحيه برآورد گرديد. براي انتخاب تابع توزيع مناسب، نيكويي برازش آن‌ها با نمودار نسبت‌ گشتاورهاي خطي و آزمون‌ كلموگروف- اسميرنوف بررسي و تابع توزيع GEVانتخاب شد. سپس چندك‌هاي ناحيه‌اي توزيع GEV براي داده‌هاي AM1R و AM2R به ازاي دوره بازگشت‌هاي مختلف محاسبه شدند. به طوركلي روابط به‌دست آمده براي برآورد AM1R و AM2R در دوره بازگشت‌هاي كمتر از 200 سال، در تمامي نواحي همگن از نزديكي نسبتا خوبي با آمار واقعي برخوردار هستند. ميانگين خطاي مطلق بين مقادير بي‌بعد توزيع نظري و مشاهداتي ايستگاه‌هاي هر ناحيه مطلوب است (بزرگترين MAE معادل 0386/0 ميلي‌متر) كه نشان‌دهنده دقت بالاي برآوردها است.

The purpose of this study is regional frequency analysis of Annual Maximum 1-day Rainfall (AM1R) and Annual Maximum 2-day Rainfall (AM2R) using L-moments theory in Khorasan Razavi Province. For this purpose, the basic statistical tests include: homogeneity, independency and outlier data for AM1R and AM2R were surveyed in 123 rainfall stations. The province was divided into four regions based on cluster analysis, topography and spatial pattern of precipitation. Hydrology homogeneity was also controlled by running heterogeneity test for each region. generalized extreme value (GEV), generalized logistic (GLO), Pearson type III (PE3) and Log Normal type III (LN3) probability distributions were estimated for every region. To select the appropriate distribution of AM1R and AM2R data, the fitness was judged using an L-moment ratio diagram and the Kolmogorov–Smirnov test and GEVdistribution select . The regionally quantile estimateions for GEV distribution were also calculated for AM1R and AM2R data. In all of the Homogeneous regions, the estimated values of AM1R and AM2R from the obtained relations are close enough to the real data of return periods less than 200 years (The largest MAE was 0.0386). The average absolute error between the estimated and the observation values in each region is favorable, showing a high accuracy of the estimation.