برآورد ریسک سیلاب در ناحیه اندرکنشی جریان های جزر و مدی رودخانه

چکیده: در رودخانه ها تعیین تراز سطح آب برای یک دوره بازگشت خاص از لحاظ مسایل اقتصادی، برنامه ریزی و مدیریت سیلاب، توسعه شهر سازی و بیمه سیلاب مهم می باشد. در قریب به اتفاق مطالعات انجام شده ترکیب شرایط مد دریا و سیل رودخانه با توجه به دوره بازگشت هر یک از این دو متغیر صورت می گیرد و تعیین یک دوره بازگشت ترکیبی که متاثر از وزن هر دو پدیده باشد مورد توجه قرار نمی گیرد و یا با قضاوت تجربی تعیین می شود. در روش مرسوم شرایط حاد یک پدیده در مقابل شرایط عادی متغیر دیگر و بالعکس مورد توجه قرار می گیرد تا حداقل برای شرایط بالا دست و پایین دست یک پیش بینی نزدیک به حقیقت در دسترس باشد درحالی که این روش منجر به نتایج ضعیف در بازه میانی می گردد. در این تحقیق به ارایه مجموعه ای از روش ها اقدام شده است تا دقت و اعتمادپذیری نتایج حاصل از مدل هیدرولیکی برای یک دوره بازگشت ترکیبی خاص افزایش یابد. برای بررسی کارآیی این روش ها در مدل سازی ریسک توام سیلاب و جزر و مد از اطلاعات رودخانه کارون در بازه اهواز-خرمشهر استفاده گردید. برای افزایش صحت و اعتماد پذیری نتایج از تحلیل پارامتری و ناپارامتری (برآورد چگالی کرنل و سری های متعامد نرمال)، تحلیل سری های جزیی و تحلیل توابع مفصل برای برآورد شرایط مرزی مدل هیدرولیکی استفاده شد. همچنین علاوه بر معیارهای گرافیکی از معیار اطلاعات آکائیک، معیار اطلاعات بیزی و ریشه میانگین مربعات خطا به عنوان معیارهای عددی نکویی برازش برای تعیین توزیع و مفصل منتخب متغیرهای مورد بررسی استفاده گردید و آزمون برای بررسی قابلیت پذیرش توابع چگالی احتمال منتخب بکار گرفته شد. نتایج نشان می دهد که بنا بر معیارهای عددی نکویی برازش در قریب به اتفاق موارد توابع چگالی احتمال برآورد شده با روش ناپارامتری سری های متعامد نرمال بهترین برازش را در بین روش های پارامتری و ناپارامتری دارد. توزیع های برآورد شده با روش ناپارامتری سری های متعامد نرمال قادر به بازتولید تابع چگالی احتمال یک یا چند مدی متناظر با هیستوگرام تجربی داده ها بوده اند در حالی که روش های مرسوم پارامتری در تحلیل فراوانی سیلاب این توانایی را ندارند. همچنین بر مبنای معیارهای نکویی برازش نتیجه گیری شد که در ترکیب های دبی اوج سیلاب-حجم سیلاب و دبی اوج سیلاب-حداکثر تراز سطح آب در حالت کاربرد سری جزیی به ترتیب مفصل های کوک-جانسون و علی-میکائیل-حق و در دیگر ترکیبات مابین متغیرهای سه گانه سیلاب و نیز بین دبی اوج سیلاب و حداکثر تراز سطح آب در حالت های کاربرد سری حداکثر سالانه و سری جزیی مفصل گامبل-هوگارد به عنوان مفصل منتخب در نظر گرفته می شود. با در نظر گرفتن مفصل های منتخب توزیع های توام، دوره بازگشت های توام و تابع توزیع تجمعی شرطی برآورد گردید و مشخص شد که توابع مفصل به شکل انعطاف پذیری می تواند ساختار وابستگی بین متغیرها را مدل سازی کند. با توجه به کیفیت و کمیت داده های در دسترس و نیز تعبیر فیزیکی استخراج نمونه های دو متغیره کاربرد سری جزیی مورد تحلیل قرار گرفت و مشخص شد علاوه بر تطابق کاربرد سری جزیی با فیزیک پدیده، استفاده از این روش موجب بهبود معیارهای نکویی برازش در برآورد توابع چگالی احتمال و توابع مفصل می شود. بر اساس تحلیل های آماری انجام شده شرایط مرزی برای مدل هیدرولیکی برآورد و تراز سطح آب در بازه مورد مطالعه برای دوره بازگشت های مشخص مورد مطالعه استخراج گردید و در ادامه مشخص شد مقادیر تراز سطح آب برآورد شده با مدل ترکیبی و داده های ثبت شده تطابق خوبی با یکدیگر دارند.