مدل‎سازی استوکستیک و پیش‏ بینی رفتار بلندمدت خصوصیات مختلف بار رسوبی معلق رودخانه

تغییر رفتار جریان رودخانه‌ها به دلیل وقوع پدیده تغییر اقلیم در سال‌های گذشته منجر به افزایش رخدادهای هیدرولوژیکی شدید از جمله سیل‌های بزرگ به همراه رسوبات زیاد شده است که ضرورت شناخت مشخصات مختلف رسوبات رودخانه‌‏ای را برای برنامه‌ریزی و طراحی سازه‌های آبی را بسیار پر اهمیت کرده است. در این مطالعه به‌صورت نوآورانه، با توسعه شاخص جدید رسوب استاندارد (ssi)، مشخصات مختلف داده‌‏های رسوب از جمله تابع چگالی احتمال، بزرگی، شدت رسوب و غیره به ازای یک فرآیند شبیه‌‏سازی مونت‏کارلو در رودخانه‌‏های غرب حوضه دریاچه ارومیه تعیین گردید. بدین منظور، ابتدا سری داده‌های رسوب جریان رودخانه به ازای مدل‌های مختلف منحنی دبی- رسوب، تعیین و سپس سری داده‏‌های مصنوعی رسوب (به تعداد 1000 سری) با استفاده از مدل استوکستیک مناسب تولید و برای پایش و تعیین خصوصیات مختلف رسوب استفاده شد. نتایج نشان داد که در اکثر ایستگاه‌ها روش محاسبه و برآورد رابطه دبی- رسوب به ازای روش نوآورانه این مطالعه در اولویت اول دارای عملکرد مناسب نسبت به سایر روش‌های پیشنهادی در مطالعات مختلف بوده است. ضمناً بر اساس نتایج، تابع چگالی احتمال داده‌های رسوب کاملاً از توزیع نرمال تبعیت نموده است که بیانگر تطابق کامل احتمالات مذکور به عنوان رخدادهای مورد انتظار از یک فرآیند طبیعی نرمالیزه بوده و دارای رفتار نظام‏مند با ضرایب چولگی داده‌‏ها است. نهایتاً نتایج این مطالعه به‌عنوان یک راهنمای جامع در استنباط دقیق و واقعی از پدیده رسوب رودخانه به ازای شاخص ssi است و می‏‌تواند تاثیر قابل توجهی در کاهش خسارات ناشی از رسوبات داشته باشد.

stochastic modeling and long-term forecasting of suspended river sediment

in the past years the climate change has altered the behavior of river flow and led to more frequent extreme hydrological events such as flash floods with high sediments. this has made it very important to know the different characteristics of river sediments when planning for and designing water structures. in this study, a new standardized sediment index (ssi) was developed and different characteristics of sediment, including probability density function (pdf), magnitude, intensity, etc., were determined for the western of lake urmia basin using a monte carlo simulation process. for this purpose, first, the sediment data was determined according to different models of rating curve, and then the synthetic data series of sediment (1000 series) were generated using a suitable stochastic model and were used to determine different characteristics of sediment. the results showed that in most stations, the method of estimating the rating relationship according to the innovative method of this study, i.e. using the flow discharge index method to classify the relationship between flow and sediment, has the higher performance compared to other methods proposed in different studies. also, the pdf of sediment data completely follows the normal distribution, as expected from a normalized natural process, and has a systematic behavior with skewness data. finally, the results of this study are a comprehensive guide for accurate and real inference of river sediment phenomenon according to the ssi index and can significantly reduce the damages caused by sediments.