تاثير هم‌گني حوزه‌هاي آبخيز در دقت روابط منطقه‌اي سيلاب

Effect of homogeneity of the basins on precision flood estimation methods

در يك حوزه آبخيز، بين وقايع هيدرولوژيك و ساختار فيزيكي و شرايط اقليمي حاكم بر آن، ارتباط وجود دارد. با توجه به تنوع شرايط در حوزه‌هاي آبخيز، عكس‌العمل‌هاي هيدرولوژيكي آن‌ها با يك‌ديگر متفاوت است. با شناخت عوامل اصلي مي‌توان حوزه‌هاي آبخيز داراي شرايط هيدرولوژيكي مشابه را از طريق روش‌هاي تعيين هم‌گني تفكيك كرد. در نتيجه، مي­توان مدل‌هاي برآورد دبي سيلاب را براي حوزه‌هاي هم‌گن با دقت بالاتري نسبت به مدل‌هاي كلي منطقه به‌دست آورد. در اين تحقيق، ابتدا كميت‌هاي مورفومتري مختلف 31 حوزه‌ آبخيز انتخابي مربوط به ناحيه خاوري ساحل درياي خزر (خزر خاوري) با مختصات جغرافيايي ?22, ?52 تا ?26, ?56 طول‌ خاوري و?18,?36 تا?54,?37 عرض‌ شمالي در محيط GISاستـخراج شد. سپس، ‌بر اساس تجزيه و تحليل عاملي، كميت‌هاي مساحت، شيب متوسط وزني و تراكم زهكشي حوزه‌هاي آبخيز و متغير بارندگي متوسط سـاليانه به‌‌عنوان متغيرهاي اصلي انتخاب شد. بر اساس اين متغيرها و با استفاده از روش‌هاي آماري تجزيه و تحليل‌خوشه‌اي و توابع متمايزكننده و نيز روش گرافيكي منحني ‌آندرو، حـوزه‌هاي آبخيز به ‌گروه‌هاي هم‌گن طبقه‌بندي شد. سپس، بررسي كارآيي گروه‌هاي هم‌گن، با انتخاب دو حوزه آبخيز شاهد در منطقه، از طريق آزمون تحليل مميزي، ميزان تعلق آن‌ها به هر يك از گروه‌هاي هم‌گن تعيين شد. درنتيجه، حوزه زرين‌گل با 100 درصد احتمال عضويت به گروه هم‌گن چهار و حوزه داراب كلاً با 54 درصد و 46 درصد احتمال عضويت به‌ترتيب به گروه‌هاي هم‌گن يك و سه تعلق داشت. بررسي دقت روابط منطقه‌اي سيل مربوط به گروه‌هاي هم‌گن در مقايسه با رابطه كل منطقه، با استفاده از معيار جذر ميانگين مربع خطا (RMSE) نشان‌داد كه روابط مربوط به گروه‌هاي هم‌گن از دقت بالاتري برخوردارند. به‌‌عنوان مثال، براي يك گروه هم‌گن، مقادير RMSE با دوره بازگشت‌هاي 2، 5، 25، 50، 100 به‌ترتيب معادل 35.8، 44.6، 66.4، 88.3، 120.2 در مقايسه با RMSE مربوط به رابطه كل منطقه به‌ترتيب 58.7، 80.5، 114.1، 135.4، 164 به‌دست آمد. با توجه به اين مقايسه، مقادير دبي برآورد شده براي دو‌‌ حوزه شاهد در دوره بازگشت‌هاي مختلف از طريق روابط رگرسيوني گروه‌هاي همگن (Qes) با مقادير حاصل از توابع توزيع فراواني سيلاب (Qpdf) نشان‌ داد كه اين مقادير درسطح معني‌داري كم‌تر از يك درصد و با ضريب 0.99 R= از همبستگي بسيارخوبي برخوردارند.

The hydrologic events and physical structure of a basin is related to governing climatic conditions. Basins have different hydrologic responses considering their various morphologic and climatic characteristics. It is recommended to separate basins with respect to their major factors into homogenous groups with the same hydrologic conditions. This grouping is effective so that models for estimating flood peak discharge in each homogenous group have higher performance than a single model for all basins. In this research, firstly different morphological characteristic of selected basins were derived using GIS. Based on factor analysis, major variables (factors) including; basin area, weighted-average slope, drainage density and annual mean precipitation were selected. Then, all basins were classified in homogenous groups with respect to major factors using cluster analysis and discriminate functions analysis, statistical methods, and Andrew’s curve as a graphical method. To investigate on the efficiency of grouping, two control basins were selected and their similarity to each homogenous group was carried out using above methods. By applying regression models developed for whole region and homogenous groups, flood peak discharges for two basins with different return periods were estimated. Simulated values compared with observed data and showed that models for homogenous groups have better performance than those for the whole region.