تحلیل نقاط تغییر در سری زمانی دبی برخی ایستگاه‌های هیدرومتری استان گلستان

زمینه و هدف: تحلیل نقاط تغییر (change point analysis) تکنیکی برای تعیین محل بالقوه تغییر در یک سری زمانی از داده‌ها است. بنابراین، این پژوهش با هدف تعیین و تحلیل نقاط تغییر در داده‌های مربوط به دبی سالانه 20 ایستگاه‌ هیدرومتری حوزه آبخیز گرگانرود در طول دوره آماری 34 ساله صورت گرفت.روش بررسی: سپس تعداد و زمان‌ نقاط تغییر در داده‌های میانگین دبی تعیین، و میزان و نوع تغییر نیز از آن استخراج گردید، و نتایج این تحلیل‌ها با داده‌های میانگین دما و بارش کل ایستگاه‌ها مقایسه شد. براساس نتایج بدست آمده، مشخص گردید که بین تغییرات دبی (نقاط تغییر در دبی) با بارندگی ارتباط مستقیم معنی‌داری (p<0.001) وجود دارد، در حالی‌که ارتباط میان دما و دبی جریان از نوع معکوس بوده ولی از نظر آماری معنی‌دار نمی‌باشد.یافته‌ها: نتایج حاصل از تحلیل نقاط تغییر در دبی نشان داد که نقاط تغییر در داده‌های مورد استفاده در این مطالعه بیش‌تر از نوع کاهشی و در مواردی نیز افزایشی و در برخی از ایستگاه‌ها اصلاً نقاط تغییری شناسایی نشده است. بنابراین تعداد تغییرات کاهشی در ایستگاه‌های هیدرومتری مورد مطالعه، به‌طور معنی‌دار بیش‌تر از تغییرات افزایشی بوده، و بیش‌تر در بازه زمانی سال‌های 1373‌، 1374 و 1377 به‌ترتیب در 4، 5 و 3 ایستگاه نیزقابل مشاهده است. در صورتی که بیش‌ترین تغییرات افزایشی در بین ایستگاه‌ها مربوط به ایستگاه لزوره در سال‌های 1359 و 1390 به‌ترتیب برابر با مقادیر دبی 3.01 و0.90 مترمکعب بر ثانیه می‌باشد.بحث و نتیجه‌گیری: بنابراین، می‌توان گفت که روش تحلیل نقاط تغییر امکان تعیین تغییرات دبی جریان و نیز مقدار تغییرات را فراهم نموده است، و اطلاع از روند تغییرات کاهشی یا افزایشی بارندگی و دبی در حوزه‌های آبخیز نقش مهمی در مدیریت منابع آب و امور مرتبط با مهندسی آب ایفا می‌کند.

Change point analysis of discharge time series in some hydrometric stations in Golestan Province

Background and Objective: Change point analysis technique is an important method to detect potential change in time series. Therefore, the main objective of this research is to determine and analysis of change points in the annual discharge of Golestan Province over 20 hydrometric stations in a 34years period.Methodology: Time and magnitude of change points have been defined and the results have been analysed along with variations of temperature and precipitation through the study area. According to the results, a significant positive correlation is exist between discharge and precipitation (p<0.001). While, the correlation between discharge and temperature had a negative nonsignificant correlation.Findings: The results showed that the dominance of change points are decreasing over the study area along with some increasing and no change cases. The number of significant decreasing points were significantly higher than increasing changes and the major changes had occurred in the 1994, 1995, and 1998 years in 4, 5, and 3 stations, respectively (the decreasing points happened over 19941998time span). The highest observed changes was related to Lazoureh station in 1980 and 2011 years which the values of changes in discharge were 3.01 and 0.9 cubic meter per seconds, respectively.Discussion and Conclusion: It can be concluded that, the number and amount of changes in water discharge can be determined by the change point analysis technique. Understanding the trends decrease or increase in watershed rainfall and discharge have an important role in water resources management and waterrelated issues.