تحلیل فراوانی سیل براساس روش‌‌‌های تیوری مقادیر حدی (مطالعه موردی: ایستگاه هیدرومتری ارازکوسه، گلستان)

سابقه و هدف: سیل از وقایع مهم در هیدرولوژی می‌باشد و یکی از راه‌های مطالعه آن‌ تحلیل فراوانی رخدادهای آن‌ در دوره‌های گذشته می‌باشد. اما داده‌هایی که به‌عنوان مقادیر حدی انتخاب می‌شوند می‌تواند نقش موثری در تحلیل فراوانی سیل داشته باشند. روش‌های مختلفی بدین منظور ارایه شده است که می‌توان به روش حداکثر سالانه و روش وقایع حدی فراتر از حد آستانه اشاره کرد. در روش حداکثر سالانه، فقط بیش‌ترین واقعه رخ داده شده در هر سال انتخاب می‌شود. اما در روش حد آستانه صرف‌نظر از زمان رخداد وقایع، آستانه‌ای را تعیین می‌کنند و مقادیر بالاتر از آن را در تحلیل فراوانی شرکت می‌دهند. سوالی که مطرح می‌شود این است که نقطه بهینه آستانه را چگونه باید تعیین کرد. بدین منظور شروطی مطرح می‌شود تا براساس آن نقطه بهینه تعیین شود. از جمله مطالعات انجام شده در این زمینه می‌توان به مطالعه فرانچسکو (1987) اشاره نمود. وی مدل pot را جهت ارزیابی پروسه‌های ریسک سیلاب پیشنهاد کرد و این مدل را نسبت به مدل ams مناسب‌تر دانست. بوردی و همکاران ‌(2006)، جهت تحلیل مقادیر حدی بارندگی ماهانه از هر دو روش pot و ams استفاده کردند و برای تعیین مقادیر آستانه روش‌های آماری استاندارد را به‌کار بردند. مواد و روش‌ها: استان گلستان از مناطق سیل‌خیز در ایران می‌باشد. بر این اساس ایستگاه ارازکوسه در این استان که دارای داده‌های دبی در k مقیاس روزانه طی دوره‌ آماری 45-1344 تا 89-1388 می‌باشد، به‌عنوان منطقه مورد مطالعه انتخاب شد. با ترسیم سری زمانی مقادیر دبی، وقایع مستقل انتخاب شدند تا در روش ‌حد آستانه مورد استفاده قرار گیرند. برای یافتن مقدار آستانه بهینه، ابزارهایی وجود دارد. تعیین مقدار آستانه یک رویکرد چندجانبه است. انتخاب بهینه برای مقدار آستانه یعنی ایجاد توازن بین واریانس و اریب‌دار بودن. پس ازانتخاب آستانه و انتخاب دبی‌های اوج بالاتر از آن توزیع پرتوی تعمیم‌یافته به سری داده‌ها برازش داده شد. پس از برآورد پارامترها با استفاده از روش حداکثر درستنمایی، دبی طراحی با دوره بازگشتی خاص تخمین زده شد. نتایج و یافته‌ها: با انتخاب دبی‌های حداکثر هر سال در ایستگاه ارازکوسه و برازش توزیع مقادیر حدی تعمیم‌یافته بر آن‌ها و تخمین پارامترها به روش حداکثر درستنمایی، نمودار سطح بازگشت با دبی‌های حداکثر سالانه به‌دست آمد که برای محاسبه حدود اطمینان در آن از روش دلتا استفاده شده است. از طرفی با انتخاب دبی‌های اوج مشاهده شده‌ بالاتر از سطح آستانه 47 مترمکعب بر ثانیه و تخمین پارامترهای توزیع پارتوی تعمیم‌یافته به روش حداکثر درستنمایی، نمودار دوره بازگشت دبی‌های اوج بالاتر از دبی آستانه منتخب نیز حاصل شد. مقایسه نتایج تحلیل فراوانی مقادیر حدی نشان داد که روش حد آستانه‌ها در دوره‌ ‌بازگشت‌های مختلف، مقادیر بالاتری را نسبت به روش حداکثر سالانه ارایه می‌کند و همچنین با ترسیم فواصل اطمینان دوره ‌بازگشت‌های مختلف، روش حد آستانه‌ها عدم قطعیت کم‌تری را به همراه دارد. در ضمن آستانه بهینه برای تحلیل فراوانی سیل در روش حد آستانه برابر 47 مترمکعب بر ثانیه به‌دست آمد.نتیجه‌گیری: نتایج بیانگر آنست که هر دو روش تیوری مقادیر حدی، سطوح بازگشت نزدیکی دارند که در دوره بازگشت‌های بالا، روش پیک‌های بالاتر از دبی آستانه منتخب (47 مترمکعب بر ثانیه)، منجر به سطوح بازگشت و همچنین عدم قطعیت کم‌تری می‌شوند. این بدان معناست که فاصله اطمینان دوره بازگشت‌های تخمین زده شده با روش اوج بالاتر از آستانه، کوچک‌تر و در نتیجه دارای ضریب اطمینان بالاتری می‌باشد، که خود توجیه‌کننده استفاده از این روش خواهد بود.