Frequency Analysis of Maximum Daily Rainfall in various Climates of Iran

محورهای موضوعی : Irrigation and Drainage

عباس احمدپور ¹ , حسن فتحیان ² , پرویز حقیقت جو ³

1 - دانش‌آموخته کارشناسی ارشد مهندسی منابع آب، دانشگاه زابل، زابل، ایران.
2 - گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه آزاد اسلامی واحد اهواز، ایران.
3 - هیات علمی گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زابل، زابل، ایران.

تاریخ دریافت : 1396/04/20 تاریخ پذیرش : 1396/06/27 تاریخ انتشار : 1396/04/10

کلید واژه: climate, اقلیم, Frequency Analysis, Maximum Daily Rainfall, Statistical distributions, تحلیل فراوانی, حداکثر بارندگی روزانه, توزیع‌های آماری,

چکیده مقاله :

In this research in order to frequency analysis of maximum daily rainfall in various climates of Iran the data of 40 synoptic rain gauges collected in 40 years period i.e., 1973 to 2012 were used. These stations are located in various climates of Iran according to De Martonne climatic classification. At first, input of data to HYFA package was performed. The mentioned package includes seven probability distribution functions such as normal, two- and three-parameter lognormal, two-parameter gamma, Pearson and log-Pearson type III and extreme value type I or Gumbel. Then the data were fitted to seven mentioned distributions. HYFA estimates the parameters of the distributions by the methods of moments and maximum likelihood. The best distribution for each station was determined using mean relative deviation and mean square relative deviation as goodness of fit tests. The results showed that the suitable distribution for 29 stations is three-parameter lognormal, for five stations is two-parameter gamma, for two stations is two-parameter lognormal, for four stations is extreme value type I or Gumbel. Also, this study shows that the maximum daily rainfall in various climates of Iran can be analyzed with similar probability distribution functions. On the other hand, in similar climates, one could not use the same probability distribution functions for analyzing the data.

چکیده انگلیسی:

در این تحقیق به منظور تحلیل فراوانی حداکثر بارندگی روزانه در نقاط مختلف ایران داده های مربوط به 40 ایستگاه سینوپتیک در طی یک دوره 40 ساله از سال 1352 تا 1391 مورد استفاده قرارگرفته است. این ایستگاه ها معرف اقلیم های مختلف ایران بر اساس طبقه‌بندی دومارتن می باشند. در ابتدا داده ها به نرم افزار HYFA  وارد شدند. نرم‌افزار مذکور داده‌ها را به هفت تابع توزیع آماری نرمال، لگ نرمال دو پارامتری، لگ‌نرمال سه‌پارامتری، گامای دو پارامتری، پیرسون تیپ سه، لگ پیرسون تیپ سه و مقادیر حدی تیپ یک یا گمبل برازش می‌دهد. بنابراین داده‌ها به هفت تابع توزیع آماری فوق برازش داده شدند و مورد تحلیل فراوانی قرار گرفتند. نرم افزار HYFA پارامترها را بر اساس دو روش گشتاورها و حداکثر درستنمایی برآورد می‌کند. انتخاب بهترین توزیع برای تحلیل فراوانی حداکثر شدت بارندگی روزانه در هرکدام از ایستگاه های سینوپتیک با استفاده از آزمون‌های میانگین انحراف نسبی و میانگین مربع انحراف نسبی صورت گرفت. نتایج نشان داد که داده های 29 ایستگاه از توزیع لگ نرمال سه پارامتری، پنج ایستگاه از توزیع گامای دو پارامتری، دو ایستگاه لگ نرمال دو پارامتری، و چهار ایستگاه دیگر از توزیع مقادیر حدی نوع یک یا گمبل تبعیت می‌نمایند. این مطالعه نشان می‌دهد که حداکثر بارندگی روزانه در اقلیم های مختلف ایران (مرطوب و خشک) می تواند با یک توزیع واحد تجزیه و تحلیل شود. از طرف دیگر در اقلیم های مشابه نمی توان از یک توزیع واحد برای تحلیل فراوانی حداکثر بارندگی روزانه استفاده کرد.

منابع و مأخذ:

اسلامیان، س. و سلطانی کوپائی، س. (1381). تحلیل فراوانی سیل. چاپ اول، اصفهان، نشر ارکان.
قنبرپور، م. و تلوری، ع. (1379) . مطالعه روابط بارندگی‌های حداکثر روزانه و کوتاه مدت در ایران. مجله پژوهش و سازندگی، شماره 49، ص 26-22.
Abolverdi, J. and Khalili, D. ( 2009). Development of Regional Rainfall Annual Maxima for Southwestern Iran by L-Moments. Water Resource Management.24:2501-2526.
Al-Houri, Z., Al-Omari, A., and Saleh, O., (2014). Frequency Analysis of Annual One Day Maximum Rainfall at Amman Zarqa Basin, Jordan. Civil and Environmental Research, 6(3), pp: 44-57.
Ali, A., W.Abtew, S.V. Horn and N. Khanal. (1999). Frequency and Spatial Analysis for Monthly Rainfall in Central and South Florida. Technical Publication WRE#371. South Florida Water Management District. West Palm Beach, Florida.
Cunnane, C. (1989). Statistical Distributions for Flood Frequency Analysis. World Meteorological Organization Operational Hydrology, Report No. 33, WMO-No. 718, Geneva, Switzerland.
Chow, V.T., Maidment, D.R. and Mays, L.W. (1988). Applied hydrology. McGraw-Hill Inc., New York.
Hershfield, D.M. (1961). Rainfall Frequency Atlas of the United States for Durations from 30 Minutes to 24 Hours and Return Periods from 1 to 100 Years. Technical Paper No. 40, Soil Conservation Service, U.S. Department of Agriculture, Washington, DC.
Kite, G.W. (1978). Frequency and risk analyses in hydrology. Water Resources Pub.
Lee, SH. and Meang, S.J. (2003). Frequency Analysis of Extreme Rainfall Using L-Moment.Irrigation and Drainage. 52: 219-230.
Malekinezhad, H., and Zare-Garizi, A.,(2014). Regional frequency analysis of daily rainfall extremes using L-moment approach. Atmosfera, 27(4), 411-427.
Mayooran, T., and Laheetharan, A., (2014). The Statistical Distribution of Annual Maximum Rainfall in Colombo District. Sri Lankan Journal of Applied Statistics, Vol. 15, No. 2, pp. 107.
Rao, A.R. and Hamed, K.H. (1997). Regional frequency analysis of Wabash river flood data by L-moments. Journal of Hydrologic Engineering, 2 (4), 169–179.
Rao, A.R. and Hamed, K.H. (2000). Flood Frequency Analysis. CRC Press.
Rao, R.A. and Srinivas, V.V. (2005). Regionalization of watersheds by hybrid-cluster analysis. Journal of Hydrology. 318: 37-56.
Singh, V.P. (1998). Entropy-based parameter estimation in hydrology. Kluwer Academic Pub.
Singla, Sh., Halder, R., Khosa, R., Singla, R., and Rajeev, R., (2014). Frequency analysis of annual one to five consecutive day maximum rainfall for Gandak river basin. International Journal of Engineering and Technology, 3(2):93-98.
Shabri, A. and Ariff, N.M. (2009). Frequency Analysis of Maximum Daily Rainfalls via L-Moment Approach. Sains Malaysiana, 38(2): pp:149–158.
Yurekli, K. and Modarres, R. (2007). Regionalization of maximum daily rainfall data Tokat province, Turkey. International Journal of Natural and Engineering Sciences,1(2): pp:1–7.
Yurekli, K., Modarres, R. and Ozturk, F. (2009). Regional daily maximum rainfall estimation for Cekerek watershed by L-moments. Meteorlogical Application. 16, pp:435-444.