پیش‌بینی رژیم هیدرولوژیک مبتنی بر رژیم بارندگی با استفاده از زنجیرۀ مارکوف دوبعدی در حوضۀ انزلی

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموختۀ دکتری مهندسی آب، گروه مهندسی آب، دانشکدۀ کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی‌(ره)، قزوین

2 استاد گروه مهندسی آب، دانشکدۀ کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی‌(ره)، قزوین

3 استادیار پژوهشکدۀ حفاظت خاک و آبخیزداری، سازمان تحقیقات آموزش و ترویج کشاورزی، تهران

چکیده

به‏رغم ضرورت پیش‏بینی رژیم جریان در رودخانه‏ها به‏خصوص در شرایط خشکسالی هیدرولوژیک، پیشرفت چندانی در این زمینه به وجود نیامده است و همچنان برای پیش‏بینی جریان، از سری زمانی دبی و یا شاخص‏های بدون بعد استفاده می‏شود. در مطالعۀ پیش رو، پیش‏بینی شرایط هیدرولوژیک جریان در رودخانه براساس وضعیت حوضه از نظر بارندگی با استفاده از مفاهیم زنجیرۀ مارکوف صورت گرفته است و برای مطالعۀ موردی از حوضۀ تالاب انزلی با 9 ایستگاه هواشناسی و 20 ایستگاه هیدرومتری طی سال‏های آماری 1364 تا 1394 استفاده شده است. برای پیش‏بینی وضعیت هیدرولوژیک رودخانه‏ها بعد از مشاهدۀ هر حالت هواشناسی از نظر بارش در حوضه، از ماتریس احتمال انتقال دوبعدی مارکوف استفاده شد. وجه مشخصۀ ماتریس احتمال انتقال دوبعدی نسبت به آنچه تا کنون مرسوم بوده است، استفاده از دو فاز مختلف جریان رطوبت در پروسۀ هیدرومتئورولوژیکی در کنار هم است، به گونه‌ای که ستون‏های ماتریس معرف حالت هواشناسی و سطرهای آن، معرف شرایط هیدرولوژیک هستند. ارزیابی شرایط حوضۀ انزلی نشان داد با احتمال بیش از 50 درصد وضعیت حوضه از نظر‏ هواشناسی و هیدرولوژیک در هر ماه یکسان است. براساس نتایج به‌دست‌آمده از ماتریس دوبعدی احتمال انتقال، پیش‏بینی می‏شود در صورتی که حوضه از نظر هواشناسی در شرایط نرمال، مرطوب و خشک باشد، وضعیت جریان در رودخانه‏ها در ماه بعد با احتمال به‏ترتیب 80، 50 و 40 درصد در شرایط یادشده خواهد بود. براساس نتایج به‌دست‌آمده با محاسبۀ امید ریاضی دبی‏های متناظر با شرایط هیدرولوژیک پیش‏بینی‌شده براساس وضعیت هواشناسی گام قبل، میزان جریان محتمل در حوضه پیش‏بینی می‏شود.

کلیدواژه‌ها


[1]. Cao C. Time serials of rainfall and their stochastic simulation. Urban storm drainage; Italy 25-28 July 1993, 45-62.
[2]. Hess G D. Operational, short term prediction of rainfall using a cycled Markov chain method. Australian meteorological magazine. 1990; 38(3): 201-205.
[3]. Martin- Vide Javier, Gomez Lnda. Regionalization of peninsular Spain based on the length of dry spells. Int. J. Climatol. 1989; 19: 537-555.
[4]. Haghighatjou P, Shahmohammadi Heydari Z. Markov Chain Usage To Investigation Of Drought And Wet Possibilities Of The Sistan Region Due To Hirmand River Discharge. Proceedings Of The First National Conference On Solution To Coping With Water Crisis, Zabol University, Zabol. 2001. [Persian]
[5]. AshgarToosi Sh, Alizadeh A, Javanmard S. Probability of Drought Forecasting In Khorasan Province. Geographical research Quarterly. 2003; 70: 119-128. [Persian]
[6]. Raziei T, Daneshkar Arasteh P, Akhtari R and Shaghafian B. Investigation of Meteorological Droughts in the Sistan and Balouchestan Province, Using the Standardized Precipitation Index and Markov Chain Model. Journal of Iranian Water Resources Research. 2003; 3(1): 25-35. [Persian]
[7]. Asakereh H, Mazini F. Investigating the Probability of Dry Days in Golestan Province Using Markov Chain. Geography and Development. 2010; 17: 29-44. [Persian]
[8]. Yousei N, Hejam S, Irannejad P. Estimating Drought and Wetland Probabilities Using Markov Chain and Probability Distribution, Case Study: Qazvin. Geographical Research. 2007; 39(8): - [Persian]
[9]. Rahimian M, Ghane A. Monitoring and Forecasting of Semnan Drought Using SPI Index and Markov Chain. Proceedings of the First International Conference on Water Resources Management, Shahroud University of Technology, Shahroud. 2009. [Persian]
[10]. MofidiPour N, BardiSheikh V, Ounagh M, Sa`adoddin A. Meteorological and Hydrological Drought Survey in Atrak Watershed. Watershed Management. 2012; 3(5): 16-26. [Persian]
[11]. Alijani B, Mahmudi P, Rigi Chahi A, Khosravi P. Evaluation of Glacial Period Continuity in Iran Using Markov Chain Model. Natural Geography Research. 2010; 3: 1-20. [Persian]
[12]. Mahavar Pour Z. Probability of daily precipitation in Iran and its prediction by the Markov chain model. Geographical Research. 2014; 29(4): 229-240. [Persian]
[13]. Eslami A. Development of a mathematical model for hydroclimatological drought forecasting. Ph.D. dissertation.Universiti Putra Malaysia (UPM), Serdang, Malaysia. 2012.
[14]. Teymoori M, Fathzadeh A. Surface Water Resources Index Monitoring Using Modified SWSI Index, And Markov Chain Model, Case Study: Atrak Basin. Journal of Geography and Development. 2014; 34(1): 99-108. [Persian]
[15]. Nalbantis I. Evaluation of hydrological drought index. Journal of European water. 2008; 23(24): 67-77.
[16]. Abhishek A, Channaveerappa Dodamani B M. Comparison of two hydrological drought indices. Perspectives in science. 2016; 8: 626-628.
[17]. Shukla S, wood A. Use of standardized runoff index for characterizing hydrologic drought. Geophysical research letters. 2008; 35(2): L02405.
[18]. SoleimaniSardouf, Bahramand A. Hydrological drought analysis using SDI index in Halilrud Basin of Iran. International journal of environment resources research. 2014; 1(3): 279-288. [Persian]
[19]. Azareh A, Rahdari M R, Sardoii E R, Moghadam F A. Investigate the relationship between hydrological and meteorological drought in Karaj dam basin. European journal of experimental biology. 2014; 4(3): 102-107.
[20]. McKee TB, Doesken NJ, Kleist J. Drought monitoring with multiple timescales. 9th conference on Applied Climatology, TX. USA. 1994; 233-236.
[21]. Nalbantis I, Tsakiris G. Assessment of hydrological drought revisited. Water resources management. 2009; 23(5): 881-897.
[22]. DrinC Software: Drought Indices Calculator. Tigkas D, Sakiris G T, Vangelis H, Pangalou D. National University Athenes. 2005.
[23]. Razi F, Shokoohi A. Determining and Estimating the Lag time between Meteorological and Hydrological Drought Using a Water Balance Model. Watershed engineering and management. 2019; 13(1). [Persian]
دوره 7، شماره 3
مهر 1399
صفحه 663-674
  • تاریخ دریافت: 12 اسفند 1398
  • تاریخ بازنگری: 26 خرداد 1399
  • تاریخ پذیرش: 26 خرداد 1399
  • تاریخ اولین انتشار: 01 مهر 1399
  • تاریخ انتشار: 01 مهر 1399