ارزيابي طراحي هيدرولوژيك سرريز سد با استفاده از دوره بازگشت هاي دو متغيره مبتني بر توابع كاپولا (مطالعه موردي: سد گلستان 2، استان گلستان)

Evaluation of hydrological design of dam spillway using copula based bivariate return periods (Case study: Golestan 2 dam, Golestan Province

براي طراحي برخي از سازه هاي آبي مانند سدها، تجزيه و تحليل چندمتغيره بر اساس متغيرهاي دبي و حجم سيل مفيد و كاربردي مي باشد. با توجه به وابستگي ميان متغيرهاي سيل، لازم است تا اين ويژگي در تحليل همزمان پديده مد نظر قرار گيرد. در اين تحقيق براي تحليل همزمان متغيرها و تعيين دوره بازگشت هاي توام از توابع كاپولا استفاده شد. همچنين حداكثر ارتفاع آب بالاي سرريز و خطر سرريز كردن سد در دوره بازگشت هاي يك متغيره و دومتغيره با توجه به رونديابي مخزن مورد مقايسه قرار گرفت. براي اين منظور از داده هاي رواناب ثبت شده در يك دوره آماري 40 ساله در ايستگاه هيدرومتري تمر واقع بر رودخانه گرگان رود در بالادست سد بوستان (گلستان 2) به همراه مشخصات فني سد و مخزن آن استفاده شد. نتايج به دست آمده حاكي از مقادير متفاوتي براي دبي و تراز آب بالاي سرريز در دوره بازگشت هاي مختلف به دست آمده از دو شيوه تحليل فراواني يك متغيره و دو متغيره مي باشد. تراز آب بالاي سرريز متناظر با دبي اوج خروجي (رونديابي شده) بر اساس تحليل يك متغيره براي دوره بازگشت 50 سال برابر 1/42 متر است. اما زماني كه از خروجي توابع كاپولا (دبي و حجم) جهت رونديابي مخزن استفاده شد، تراز آب بالاي سرريز براي دوره بازگشت دو متغيره 50 ساله «يا» و «و» به ترتيب برابر 1/70 متر و 1/55 متر برآورد گرديد. در تحليل دو متغيره با در نظر گرفتن اثر متقابل وابستگي متغيرهاي سيلاب، مقادير دبي و حجم در دوره بازگشت مورد نظر تعيين مي گردد كه مي تواند در طراحي يك سازه امن و مقرون بصرفه از اهميت زيادي برخوردار باشد. همچنين در اين تحقيق با تاكيد بر طراحي مبتني بر سيل طرح رونديابي شده، نشان داده شده است كه سيل در دوره بازگشت هاي توام و رونديابي شده مي تواند منجر به طراحي صحيح تر ابعاد سرريز شود.

Multivariate analysis based on the flood discharge and volume variables can be useful، practical and really more accurate in designing some of the water structures such as dams. Due to the interdependency among the flood variables، it is necessary to consider this feature in the simultaneous analysis of the phenomenon. In this research، the Copula functions were used to simultaneously analyze the variables and to determine the joint return periods. Also، according to the reservoir routing، the maximum height of water above the dam and the risk of dam overflow were compared in the univariate and joint return periods. Therefore، the runoff data of a 40-year statistical period of the Tamer hydrometric station located in Gorganroud River at the upstream of Boostan Dam (Golestan 2) as well as the technical characteristics of this dam were used to meet the aim of the research. The results indicate that discharge and level of water over dam are different for different return periods based on two methods of univariate and bivariate frequency analysis. Water level above the weir corresponding to the output (routed) peak discharge based on the univariate analysis for the 50- year return period equals to 1.42 m. But when the output of the Copula functions (duscharge and volume) were used to storage routing، water level above the weir for the 50-year bivariate return period of "or" and "and" were estimated to be 1.70 and 1.55 m، respectively. in the bivariate analysis، the interdependence of flood variables is considered in determining the values of discharge and volume in a given return period. It can be so important to design a safe and affordable structure. Also، with emphasize on the designing based on routed design flood، this research indicates that the routed flood in the joint return periods can be led to more accurate designing of the weir dimensions