عنوان پایان نامه: کاربرد مدل های سری زمانی غیرخطی جهت مدل سازی جریان های کوتاه مدت رودخانه (مطالعه موردی رودخانه شهرچای ارومیه)

داده های هیدرولوژیکی به عنوان اطلاعات پایه و اساسی در طراحی و مدیریت علمی پروژه های منابع آب به کار می روند. یکی از ابزار مهم در پیش بینی فرآیندهای هیدرولوژیکی استفاده از مدل سازی سری های زمانی است. سری های تولید شده جریان رودخانه در مطالعات مختلفی نظیر خشکسالی، سیلاب، بهینه سازی و طراحی سیستم های مخازن و تامین آب و اهداف فراوان دیگر قابل استفاده می باشد. با توجه به اینکه فرآیند جریان رودخانه یکی از سیستم هایی است که می تواند در مقیاس های مختلف زمانی و مکانی غیر خطی باشد، شناخت این فرآیند و استفاده از مدل های غیرخطی سری های زمانی بسیار مفید خواهد بود. در این تحقیق از داده های روزانه 31 ساله دبی جریان رودخانه شهرچای ارومیه واقع در استان آذربایجان غربی و غرب دریاچه ارومیه جهت بیان شکل ریاضی مدل های سری زمانی و پیش بینی استفاده شده است. اغلب سری های هیدرولوژیکی دارای روند بوده و یا در میانگین ناایستا هستند. قبل از مدل سازی لازم است که سری زمانی ایستا شود. بدین منظور ابتدا روند در داده ها با استفاده از آزمون من-کندال و کندال فصلی بررسی شده است. نتایج این آزمون ها روند نزولی در داده های ماهانه و 10روزه را نشان داده که این امر نشان دهنده وجود ناایستایی در این داده ها می باشد. پس از حذف روند دو روش adf و kpss جهت آزمون ایستایی مورد استفاده قرار گرفته است. این روش ها برای اولین بار در مطالعات اقتصادی به کار گرفته شده اند. نتایج این تحقیق نشان داد که با استفاده از روش kpss در هیدرولوژی می توان به نتایج مطلوبی دست یافت. هم چنین آزمون غیرخطی bds جهت بررسی وجود و شدت غیرخطی سری جریان رودخانه در چهار مقیاس زمانی سالانه، ماهانه، 10 روزه و روزانه مورد استفاده قرار گرفته است. این آزمون نیز برای اولین بار در مطالعات منابع آب در ایران معرفی گردید. طبق نتایج حاصله بیشترین شدت غیرخطی در سری های روزانه بوده و در سری های سالانه غیرخطی وجود نداشت. به طوری که هرچه مقیاس زمانی کوچک تر می شود، شدت غیرخطی بودن افزایش می یابد. نتایج این آزمون راهنمای مناسبی در انتخاب نوع مدل از نظر خطی یا غیرخطی بودن خواهد بود. از بین مدل های رایج غیرخطی سری های زمانی، مدل غیرخطی بی لینیر(bl) جهت برازش سری زمانی جریان رودخانه مورد استفاده قرار گرفته است. این مدل در عین سادگی و شباهت به مدل های خطی، نتایج مطلوبی در پیش بینی جریان رودخانه شهرچای ارومیه داشته است. روش تخمین پارامترها و انتخاب رسته مدل بی لینیر شبیه مدل های خطی بوده و با اینکه هنوز عملکرد این روش ها در مدل بی لینیر بررسی نشده و ناشناخته می باشد، از این روش ها جهت برازش و تخمین پارامترهای مدل استفاده شده است. جهت برازش تغییرات واریانس نسبت به زمان نیز از مدل غیرخطی واریانس شرطی ناهمسان خودهمبسته (arch) استفاده شده و مدل تلفیقی bl-arch در این تحقیق پیشنهاد شده است. مقایسه نتایج حاصل از آزمون bds و برازش مدل های خطی و غیرخطی در این تحقیق نشان داد که نتایج این آزمون با نتایج مدل های برازشی هم خوانی کامل دارد و آزمون bds از توانایی و کارآیی کافی جهت آزمون غیرخطی سری های هیدرولوژیکی برخوردار است. با استفاده از مدل غیرخطی بی لینیر نیز که برای اولین بار در این تحقیق معرفی و کاربردی شده می توان جهت پیش بینی جریان های کوتاه مدت رودخانه استفاده نمود و به نتایج مطلوبی دست یافت.