بررسي شاخص خشكسالي تركيبي با استفاده از گشتاورهاي خطي چندمتغيره و توابع كاپولا

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

كشاورزي

دكتري

بررسي همگني منطقه¬اي با استفاده از مشخصه¬هاي تك‌متغيره، گام مهمي در روش تحليل فراواني منطقه¬اي است؛ ليكن برخي پديده‌هاي هيدرولوژيك داراي چند مشخصه همبسته بوده كه نمي¬توان با روش¬هاي تك¬متغيره آنها را بررسي نمود. خشكسالي‌ از جمله اين پديده‌ها مي‌باشد كه تعريف آنها به‌صورت تك‌متغيره براي ارزيابي خطرات، تصميم‌گيري و مديريت مناسب تأثيرگذار نخواهد بود. بنابراين در اين مطالعه، به بررسي تحليل فراواني منطقه‌اي دو مشخصه شدت و مدت خشكسالي به‌صورت چندمتغيره با استفاده از شاخص‌هاي SPI (بارش استاندارد شده)، SEI (تبخير-تعرق استاندارد شده)، SSI (رطوبت خاك استاندارد شده) و SRI (رواناب استاندارد شده) در حوضه آبريز كرخه طي دوره آماري 1996 الي 2019 پرداخته شد. مشخصه¬هاي شدت و مدت شاخص‌هاي خشكسالي، با استفاده از روش گشتاورهاي خطي چندمتغيره و توابع كاپولا، توزيع توأم احتمال بين متغيرهاي بارش، تبخير-تعرق، رواناب و رطوبت خاك را محاسبه نموده و خشكسالي‌هاي هواشناسي، كشاورزي و هيدرولوژيك را به‌صورت همزمان مدنظر قرار دادند. در اين پژوهش، از داده‌هاي 100 ايستگاه در حوضه آبريز كرخه استفاده شد و اطلاعات مورد نياز براي محاسبه شاخص‌ها، از سازمان هواشناسي كشور، شركت مديريت منابع آب ايران و سايت آژانس فضايي اروپا دريافت گرديد. حوضه با استفاده از روش خوشه‌بندي K-Means به چهار ناحيه گروه‌بندي شد. تحليل فراواني منطقه‌اي با استفاده از روش تحليل فراواني منطقه‌اي تك‌متغيره و چندمتغيره پيشنهادي توسط هاسكينگ و واليس (1993) انجام گرفت. نتايج در حالت بررسي خشكسالي به صورت تك‌‌متغيره در حوضه نشان داد كه توابع توزيع پيرسون نوع (3) و پارتو تعميم يافته براي بررسي مشخصه شدت و مدت دو شاخص خشكسالي SPI و SEI مناسب بوده و همگني حوضه از نظر شاخص‌هاي خشكسالي SPI و SEI قابل‌قبول مي‌باشد. همچنين، توابع توزيع پيرسون نوع (3)، پارتو تعميم يافته، نرمال تعميم يافته و لجستيك تعميم يافته براي بررسي مشخصه شدت و مدت دو شاخص خشكسالي SRI و SSI مناسب بوده؛ ليكن حوضه در خوشه سوم و چهارم از نظر شاخص‌هاي خشكسالي SRI و SSI ناهمگن مي‌باشد. نتايج بررسي خشكسالي به صورت چندمتغيره در حوضه حاكي از آن است كه تابع كاپولاي گامبل بهترين تابع كاپولاي قابل برازش بر منطقه مي‌باشد. همچنين، حوضه از نظر شدت شاخص‌هاي توأم خشكسالي SPI-SSI، SEI-SSI، SPI-SRI، SSI-SRI و SPI-SEI در تداوم‌هاي توأم همگن قابل‌قبول و از لحاظ شدت شاخص توأم خشكسالي SEI-SRI، ناهمگن شناسايي شد. بيشترين همگني با آماره H_1 معادل مقدار 099/3- براي شاخص توأم SPI-SSI حاكي از آن است كه دو خشكسالي هواشناسي–كشاورزي بيشترين توافق را در حوضه مورد مطالعه با يكديگر داشته‌اند. همچنين، محاسبه مقدار τ كندال منطقه‌اي نشان داد كه مقدار همبستگي بين خشكسالي‌هاي هواشناسي–كشاورزي در حوضه آبريز كرخه بيش از خشكسالي‌هاي هواشناسي–هيدرولوژيك مي‌باشد. به عبارتي نتايج تحليلي فراواني دومتغيره شاخص SEI-SRI نشان داد كه حوضه آبريز كرخه از لحاظ خشكسالي‌هاي هواشناسي و هيدرولوژيك مستقل رفتار مي نمايد. در نهايت برآورد بزرگي انواع خشكسالي‌هاي توأم و احتمال وقوع آنها نشان داد كه نواحي شمالي و جنوبي حوضه از خشكسالي‌هاي كوتاه و پياپي با دوره¬هاي بازگشت 5 الي 20 سال رنج برده، ليكن نواحي شمال شرقي، شرقي، جنوب شرقي و جنوب غربي حوضه در معرض تهديد خشكسالي با دوره¬هاي بازگشت 20 الي 100 سال قرار خواهند گرفت. خشكسالي‌ها در مناطق فاقد داده‌هاي هواشناسي، از نظر احتمال توأم با استفاده از روش تحليل فراواني منطقه‌اي خشكسالي پيشنهاد شده در اين پژوهش، قابل پيش‌بيني مي‌باشند.

212768

علوم و مهندسي آب

مهندسي كشاورزي

دانشگاه صنعتي اصفهان

عليرضا گوهري، سعيد سلطاني كوپائي

جهانگير عابدي كوپائي، شمس الله ايوبي، رسول ميرعباسي

سعيد اسلاميان، مهدي قيصري