پایان نامه ارشد: تحلیل فراوانی منطقه ­ای حداکثر دوره خشکی با استفاده از گشتاورهای خطی

متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته : مهندسی منابع آب

عنوان : تحلیل فراوانی منطقه ­ای حداکثر دوره خشکی با استفاده از گشتاورهای خطی

دانشکده علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

دانشکده مهندسی آب و خاک

پایان­ نامه­ جهت اخذ درجه کارشناسی‌ارشد در رشته

 مهندسی منابع آب

 عنوان:

تحلیل  فراوانی منطقه ای حداکثر دوره خشکی با استفاده از گشتاورهای خطی

استاد راهنما:

دکتر مهدی ذاکری­نیا

اساتید مشاور:

دکتر حسین شریفان

دکتر مجید حیدری­زاده

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)فهرست مطالب:فصل اول- مقدمه1-1- مقدمه...................................................................... 21-2- معیارهای تعیین خشکی.............................................. 21-3- علل خشکی.............................................................. 31-4- علل خشکسالی......................................................... 31-5- تعاریف انواع خشکسالی............................................... 41-5-1- خشکسالی هواشناسی........................................... 71-5-2- خشکسالی هیدرولوژیک............................................ 81-5-3- خشکسالی کشاورزی.............................................. 91-5-4- خشکسالی اقتصادی.............................................. 101-5-5- خشکسالی ادافیک................................................. 111-5-6- تقسیم­بندی یویویج.................................................. 111-5-6-1- خشکسالی دائمی............................................... 111-5-6-2- خشکسالی فصلی............................................... 111-5-6-3- خشکسالی غیرقابل پیش­بینی............................... 111-5-6-4- خشکسالی نامرئی.............................................. 121-6- پیش­بینی(پیش آگاهی)............................................... 121-7- اثرات خشکسالی...................................................... 151-7-1- اثرات کشاورزی....................................................... 161-7-2- اثرات زیست محیطی............................................... 161-7-3- اثرات اقتصادی........................................................ 171-7-4- اثرات اجتماعی....................................................... 181-8- اهداف تحقیق............................................................ 181-9- فرضیه‌های تحقیق....................................................... 191-10- ساختار پایان نامه..................................................... 19فصل دوم- بررسی منابع2-1- مقدمه....................................................................... 222-2- خشکسالی................................................................ 232-3- روش تحلیل داده­ های بارندگی....................................... 242-4- معیارهای تعیین خشکی.............................................. 262-5- آزمون­های تعیین همگنی............................................... 272-6- تحلیل فراوانی منطقه ­ای............................................... 282-6-1- تعیین مناطق همگن اولیه با استفاده از نمودار گشتاور خطی...282-6-2- گشتاورهای وزنی احتمال (گشتاورهای خطی) ...............292-6-3- تعیین تابع توزیع منطقه­ای......................................... 29فصل سوم- ­مواد و روش­ها3-1- مقدمه...................................................................... 323-2- منطقه مورد مطالعه.................................................... 323-3- آزمون‌های همگنی..................................................... 333-3-1- آزمون توالی........................................................... 333-3-2- آزمون من- ویتنی.................................................... 343-4- آزمون تصادفی بودن.................................................... 343-5- آزمون روند................................................................. 363-6- شاخص­های خشکسالی هواشناسی و دوره بدون بارندگی...373-7- تحلیل فراوانی نقطه­ای روزهای بدون بارندگی و تحلیل ریسک خشکسالی...373-8- تحلیل فراوانی منطقه­ای.............................................. 393-8-1- تعیین مناطق همگن اولیه با استفاده از نمودار گشتاورهای خطی...393-8-2- گشتاورهای وزنی احتمال......................................... 403-8-3- تعیین همگنی و ایستگاه‌های پرت با استفاده از ضریب ناجوری و همگنی....413-8-4- تعیین تابع توزیع منطقه ­ای....................................... 42فصل چهارم- نتایج و بحث4-1- تحلیل آمار کیفی....................................................... 444-2- تحلیل همگنی و روند.................................................. 514-3- آزمون استقلال........................................................... 604-4- تحلیل فراوانی منطقه ­ای.............................................. 614-4-1- بررسی همگنی گروه­های استخراجی از آنالیز خوشه­ بندی...644-4-2- انتخاب بهترین تابع توزیع منطقه­ ای..............................674-4-3- تحلیل فراوانی نقطه ­ای............................................. 694-5- تحلیل مکانی ویژگی­های حداکثر روزهای بدون بارش..............834-5-1- تحلیل مکانی گشتاورهای خطی حداکثر روزهای بدون بارش.....834-5-2- تحلیل مکانی حداکثر روزهای بدون بارش در دوره بازگشت‌های مختلف....85فصل پنجم- نتیجه­گیری و پیشنهادات5-1- نتیجه ­گیری................................................................ 925-2- پیشنهادات................................................................. 94منابع................................................................................. 97چکیده:در این تحقیق، تحلیل خشکسالی بر اساس روز­های بدون بارندگی صورت می­گیرد. تعداد 67 ایستگاه سینوپتیک دارای طول دوره آماری مناسب، با پراکنش یکنواخت در سطح کشور، انتخاب شدند. حداقل دوره آماری بارندگی روزانه در این تحقیق 17 سال و مربوط به ایستگاه سمنان و حداکثر طول دوره آماری 56 سال و مربوط به ایستگاه تبریز (و تعدادی از ایستگاه­های دیگر) می‌باشد. پس از مرتب کردن بارندگی روزانه در محیط EXCEL، دوره­های بدون بارش تعیین و تعداد روزهای بدون بارش در هر ایستگاه مشخص شد. در این مطالعه از برنامه FREQ در محیط MATLAB به منظور تحلیل فراوانی استفاده گردید. کشور در 8 منطقه همگن دسته­بندی و تحلیل منطقه­ای روزهای بدون باران انجام گرفت. نتایج نشان می­دهد که تغییرات و بزرگی دوره­های خشک در مناطق مختلف تغییر می­کند. به نحوی که دوره­های خشک، از سالی به سال دیگر در شمال غرب و جنوب شرق کشور ناپایدار و متغییر می­باشند. مناطق جنوبی (به خصوص استان­های حاشیه خلیج فارس و دریای عمان) و مناطق مرکزی نیز به عنوان حساس­ترین مناطق به لحاظ کاهش روزهای بارندگی و افزایش دوره­های بدون بارش در دوره بازگشت­های مختلف شناخته می­شوند.فصل اول: مقدمه1-1- مقدمهخشکسالی پدیده­ای اقلیمی است که به لحاظ آماری یک پدیده تصادفی محسوب می­شود و توسط شاخص­های متعددی مورد مطالعه قرار می­گیرد (نصری، 1387). خشکسالی معمولاً به عنوان دوره­ای از زمان که بارندگی به زیر آستانه متوسط می­رسد شناخته می­شود و معمولاً تعیین زمان شروع آن و تعاریف آن بسیار سخت و پیچیده است(امکی و همکاران، 1993). در اغلب منابع خشکسالی پدیده­ای طولانی مدت است که گاهی در دوره­های مرطوب نیز کشیده می­شود (ویلهایت و گلانتز، 1985).تعاریف خشکی و خشکسالی با یکدیگر متفاوت هستند. برخلاف خشکی که پدیده دائمی اقلیمی است، خشکسالی در مناطق خشک و مرطوب رخ می‌دهد و حالتی طبیعی و نرمال از اقلیم می­باشد (چو و کارلیوتیس، 1970). قبل از پرداختن به بحث خشکسالی لازم است در مورد خشکی مطالبی بیان شود.2-1- معیارهای تعیین خشکیضرایب تجربی و فرمول­های متفاوتی برای تعیین معیارهای خشکی ابداع شده است که بر اساس پارامترهایی که هر کدام از این روابط برای تعیین شاخص خشکی در نظر گرفته است، می­توان آن­ها را به 5 گروه تقسیم نمود (کاویانی، 1380):- روابطی که معرف رابطه بین بارش سالانه و مجموع دما برای یک سال و یا دوره­های مختلف در طول فصل گرم می­باشند.- روابطی که بر اساس رابطه بین بارش و تبخیر استوار هستند.- روابطی که به وابستگی بین بارش، دما و رطوبت نسبی اهمیت بیشتری داده‌اند.- روابطی که کسری اشباع( کمبود رطوبت) و کسری تبخیر را مد نظر قرار داده­اند.- روابطی‌که رابطه بین میزان آب و مجموع دما را‌ به عنوان ضریب خشکی در نظر می‌گیرند.انتخاب صحیح یک ضریب اقلیمی برای مناطق مختلف جهان آسان نیست، زیرا کاربرد هر رابطه اقلیمی در منطقه­ای بهترین جواب را می­دهد که با اقلیم محل ابداع روش، شباهت و نزدیکی بیشتری داشته باشد.از طرف دیگر محدودیت عناصر اقلیمی قابل سنجش عاملی است که کارائی برخی روابط را تحت تأثیر قرار می­هد.براساس روش ارائه شده توسط یونسکو که به شاخص بیوکلیماتیک خشکی معروف است و در آن P بارندگی سالانه و ET تبخیر و تعرق بالقوه است، مناطق خشک به چهار گروه تقسیم می‌شوند (کاویانی، 1380):1- منطقه فرا خشک:                2- منطقه خشک :           3- منطقه نیمه خشک:                    4- منطقه نیمه مرطوب :     3-1- علل خشکیبه طور کلی 5 عامل مهم باعث ایجاد خشکی می­شوند (کوک و همکاران، 1993).- دور بودن از منبع رطوبتی (بری بودن)- فرو رانش آنتی سیکلون­های جنب حاره‌ای دینامیک- تأثیرات ارتفاعی- جریان­های حاصل از آب سرد- آلبیدو4-1- علل خشکسالیبه‌طورکلی امروزه پذیرفته شده است که خشکسالی­های شدید، حاصل تغییرات چرخش اتمسفری و بی‌نظمی­های آن است (کاویانی، 1364). جابجائی رودبادها (جت استریم­ها) از مکان خود، رگبارهای باران‌زا را از برخی مناطق دور و به برخی دیگر نزدیک می­کند. به این معنی که بی‌نظمی‌های اقلیمی در فواصل بسیار دور بر هم تأثیر می­گذارند.تحقیقات مختلف، تأثیر متقابل اتمسفر و اقیانوس­ها در مقیاس وسیع را ثابت کرده است (کاویانی، 1364 و چنگنان، 2000). این موضوع اهمیت بی نظمی دمای سطح دریا را ثابت می­کند، چرا که مشخص شده است این مسئله جریان گرما و رطوبت را در سطح تماس اتمسفر و اقیانوس تحت تأثیر قرار می­دهد. این تغییر در جریان گرما و رطوبت دارای الگوئی است که به چرخه نوسان جنوبی النینو معروف است. واژه­های النینو و لانینا دو حد این چرخه هستند و شرایط کاملاً متفاوتی را در نقاط مختلف زمین بوجود می­آورند.5-1- تعاریف انواع خشکسالیخشکسالی مخرب­ترین پدیده اقلیمی است که به سختی می­توان تغییرات زمانی و فضایی آن را به راحتی تعیین کرد. با توجه به تعاریف مختلف از خشکسالی و انواع آن، ارائه یک مدل پیش بینی به منظور ایجاد یک سیستم پایش و پیش بینی خشکسالی غیر ممکن است. به عنوان مثال خشکسالی هواشناسی که به عنوان اولین نشانه­های خشکسالی شناخته می­شود ممکن است در یک زمان بخصوص مورد توجه قرار گیرد اما تأثیرات آن در سایر منابع آب مانند دبی جریان (خشکسالی هیدرولوژیک) قابل مشاهده نباشد. از طرف دیگر کشاورزان یک منطقه با مشکل کمبود رطوبت خاک (خشکسالی کشاورزی) مواجه نباشند. اما پس از مدتی و عادی شدن وضعیت ریزش­های جوی، شاهد کاهش دبی جریان یا رطوبت خاک باشیم. شکل 1-1 متغیرهای هیدرولوژیکی یک منطقه که تحت تأثیر خشکسالی قرار می­گیرند نشان می­دهند. شکل 1-2 نیز تغییرات زمانی تأثیر خشکسالی بر متغیرهای هیدرولوژیک را نشان می­دهد.توسعه سیستم­های پایش خشکسالی مبتنی بر جمع آوری اطلاعات در بازه­های زمانی مختلف نظیر بارندگی و دبی جریان ساعتی، روزانه، ماهانه و سالانه و استفاده از مدل­های مختلف آماری و سینوپتیک مانند سری­های زمانی و پایش تغییرات جوی به ویژه متغیرهای اتمسفری (ENSO) است.از دیدگاه دیگر، برآورد احتمال وقوع یک پدیده در یک دوره زمانی مشخص به منظور برآورد احتمال شکست یک برنامه از مواردی است که به برنامه­ریزان امکان پیش آگاهی در مورد پدید­های حدی مانند سیل و خشکسالی می­دهد. استفاده از روش­های آماری در صورت وجود اطلاعات کافی و بهره­گیری از شبکه جمع آوری دقیق پارامتر­های اقلیمی و هیدرولوژی نظیر رطوبت خاک دارد. ضمن این که تعیین آستانه­های سیل و خشکسالی در این بخش مهم است که نیاز به اطلاعات بسیار بلند مدت و منظم از سری­های هیدرولوژیک و سری­های پاسخ مانند رطوبت خاک، محصولات کشاورزی و مسائل اقتصادی و اجتماعی است.چون خشکسالی برخلاف سایر بلایای طبیعی کمتر منجر به خسارات ساختاری می‌شود، کمک‌رسانی در هنگام وقوع این پدیده در مقایسه با سایر پدیده‌ها مثل سیل پیچیده­تر و مشکل­تر می‌‌باشد. ایران علی رغم اینکه در معرض خشکسالی‌های متوالی قرار دارد اما به دلیل وجود قنات‌های عمیق هیچگاه در اثر خشکسالی به قحطی مرگ آور دچار نشده است.از اغلب تعاریف خشکسالی چنین بر می­آید که خشکسالی دوره بلند مدت زمانی است که آب در دسترس به طور معنی­داری زیر حد معمول است. پایین­تر بودن میزان آب نسبت به حد معمول در شرایط متفاوت و با توجه به حساسیت یک فرایند نسبت به کمبود رطوبت تعریف می­شود. به طور کلی تعاریف خشکسالی به دو دسته عمده مفهومی و کاربردی تقسیم بندی می­شوند. منظور از تعاریف مفهومی همان تعاریف موجود در لغت نامه­ها و فرهنگ­هاست که در واقع این تعاریف به صورت توصیفی و مفهومی هستند و علی رغم اینکه مفهوم شدت و مدت وقوع خشکسالی ممکن است در این تعاریف نهفته باشد اما زمان وقوع پدیده را مشخص نمی­کنند. تعاریف کاربردی خصوصیات و آستانه­های شروع، ادامه و خاتمه و نیز شدت خشکسالی را تعیین می­کنند. این تعاریف اساس یک سیستم هشدار دهنده هستند و برای تحلیل دوره تکرار، شدت و مدت زمان وقوع خشکسالی نیز بکار می­روند. وجود دیدگاه­ها و نقطه نظرات مختلف درباره خشکسالی سبب ایجاد پیچیدگی در ارائه تعریفی مشخص و واحد از این پدیده شده است. در واقع عدم وجود یک تعریف جامع و دقیق از خشکسالی سبب ایجاد تردید و رکود در بخش­های مختلف مدیریتی و سیاست­گزاری در سایر بخش‌ها می­شود. با توجه به اینکه اهمیت خشکسالی در اثرات آن نهفته است و این اثرات در مناطق مختلف به شکل­های متفاوتی ظاهر می­شوند، پس بایستی تعریف خشکسالی به صورت منطقه­ای و مقطعی بیان شود.به طور کلی برای ارائه یک تعریف مناسب از خشکسالی باید به سه نکته مهم توجه کرد:1- مقدار و شدت بارندگی و یا میزان کمبود آن مشخص شود.2- مدت زمان، یک ویژگی مهم در تشخیص خشکسالی است و بایستی برای تعیین میزان درجه خشکسالی ارتباط بین مدت زمان و شدت مشخص شود.3- آستانه­ای به عنوان یک نقطه مرجع برای تعیین زمان شروع خشکسالی تعیین شود.به دلیل کثرت پارامترهای که با این پدیده در ارتباط می­باشند، تا به حال هیچ تعریف جامع و کاملی از سوی هیچ سازمان یا ارگانی از خشکسالی نشده است. برحسب نیاز و زمینه کاری، محققین علوم مختلف تعاریف ویژه­ای را از این پدیده طبیعی ارائه کرده­اند. هیدرولوژیست­ها تعاریف متعددی از خشکسالی کرده­اند اما هنوز به یک تعریف کامل و جامع نرسیده­اند.  بر اساس عناصر بوجود آورنده خشکسالی، می­توان پنج نوع خشکسالی هواشناسی، هیدرولوژیک، کشاورزی، اقتصادی و ادافیک را دسته‌بندی کرد (اسمیت، 2000؛ ماینگیوت، 1999).1-5-1- خشکسالی هواشناسیاین نوع خشکسالی شدت کمتری نسبت به بقیه دارد و در نتیجه کاهش غیر منتظره باران بوجود می‌آید. فارمر و ویگلی1 (1985) عنوان کردند خشکسالی هواشناسی موقعی پدید می­آید که بارندگی به طور قابل ملاحظه­ای زیر حد مورد انتظار باشند. کاهش بارندگی به خودی خود خطر محسوب نمی‌شود. چرا که ارتباط بین بارندگی و آب قابل استفاده که آب مورد نیاز را تامین می‌کند، معمولاً غیرمستقیم است. گفته می­شود بارندگی منبع آبی گیاه محسوب نمی­شود، بلکه خاک منبع آب برای گیاه است. به همین ترتیب بارندگی آب آبیاری یا مورد نیاز شهری را به طور مستقیم تأمین نمی‌کند، بلکه آب­های زیر زمینی و رودخانه­ها این منابع را تأمین می‌کند. مفهوم خشکسالی هواشناسی تعاریف مختلفی را بر اساس داده­های بارندگی در بر می­گیرد. یکی از آن­ها زمان بدون بارش است که بسته به شرایط متدوال بارندگی یک منطقه از 6 تا 30 روز یا بیشتر  از دو سال متفاوت است. تعاریف دیگری وجود دارد که بر اساس تعداد روزهای بارندگی در یک فصل یا سال عنوان می­شود. طبق این تعاریف خشکسالی وقتی پدید می­آید که بارندگی کمتر از 25 یا 10 درصد میانگین بلند مدت است. این تعاریف اکثراً قرار دادی است و توجهی به اثرات بارندگی روی منابع آب یا مسائل کشاورزی ندارند، حداقل به این دلیل که اثرات کاهش بارندگی در طول سال متفاوت است. مثلاً کاهش باران در تابستان نسبت به زمستان اثر بیشتری دارد. بنابراین تعریف خشکسالی از دیدگاه هواشناسی در کشورهای مختلف و در زمان­های مختلف متفاوت می‌باشد به همین دلیل از این دیدگاه به کار بردن یک تعریف از خشکسالی که در قسمتی از جهان متداول می‌باشد. از طرف دیگر از دیدگاه اقلیم­شناسان خشکسالی یک پدیده طبیعی است که در اثر تغییرات الگوهای آب وهوایی ناشی از کاهش نزولات جوی کمتر از حد معمول خود به خود به وجود می‌‌آید و ادامه آن موجب عدم تعادل اکولوژیکی و هیدرولوژیکی می­شود. از طرفی چون از دیدگاه جغرافیایی تعریف خشکسالی مفهومی مکان­مند می‌‌باشد، شدت خشکسالی در هر محل تابعی از ضریب تغییرپذیری بارش در همان محل است، شدت خشکسالی در هر محل خشکسالی قابل تعیین است به طوری که در این روش درجه خشکسالی و ترسالی تعیین می‌‌شود.1- Farmer &Wigleyتعداد صفحه : 134قیمت : 14000تومان

بلافاصله پس از پرداخت ، لینک دانلود پایان نامه به شما نشان داده می شود

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        09309714541 (فقط پیامک)        info@arshadha.ir

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.

--  -- --

مطالب مشابه را هم ببینید

فایل مورد نظر خودتان را پیدا نکردید ؟ نگران نباشید . این صفحه را نبندید ! سایت ما حاوی حجم عظیمی از پایان نامه های دانشگاهی است. مطالب مشابه را هم ببینید. برای یافتن فایل مورد نظر کافیست از قسمت جستجو استفاده کنید. یا از منوی بالای سایت رشته مورد نظر خود را انتخاب کنید و همه فایل های رشته خودتان را ببینید