پایان نامه کارشناسی ارشد تحليل فراواني منطقه ­اي حداکثر دوره خشکي با استفاده از گشتاورهاي خطي

متن کامل پایان نامه مقطع ارشد : مهندسی منابع آب

عنوان : تحليل فراواني منطقه ­اي حداکثر دوره خشکي با استفاده از گشتاورهاي خطي

دانشکده علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان

دانشکده مهندسی آب و خاک

پایان­ نامه­ جهت اخذ درجه کارشناسی‌ارشد در رشته

 مهندسی منابع آب

 عنوان:

تحليل  فراواني منطقه اي حداکثر دوره خشکي با استفاده از گشتاورهاي خطي

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- مقدمه

1-1- مقدمه...................................................................... 2

1-2- معیارهای تعیین خشکی.............................................. 2

1-3- علل خشکی.............................................................. 3

1-4- علل خشکسالی......................................................... 3

1-5- تعاریف انواع خشکسالی............................................... 4

1-5-1- خشکسالی هواشناسی........................................... 7

1-5-2- خشکسالی هیدرولوژیک............................................ 8

1-5-3- خشکسالی کشاورزی.............................................. 9

1-5-4- خشکسالی اقتصادی.............................................. 10

1-5-5- خشکسالی ادافیک................................................. 11

1-5-6- تقسیم­بندی یویویج.................................................. 11

1-5-6-1- خشکسالی دائمی............................................... 11

1-5-6-2- خشکسالی فصلی............................................... 11

1-5-6-3- خشکسالی غیرقابل پیش­بینی............................... 11

1-5-6-4- خشکسالی نامرئی.............................................. 12

1-6- پیش­بینی(پیش آگاهی)............................................... 12

1-7- اثرات خشکسالی...................................................... 15

1-7-1- اثرات کشاورزی....................................................... 16

1-7-2- اثرات زیست محیطی............................................... 16

1-7-3- اثرات اقتصادی........................................................ 17

1-7-4- اثرات اجتماعی....................................................... 18

1-8- اهداف تحقيق............................................................ 18

1-9- فرضيه‌هاي تحقيق....................................................... 19

1-10- ساختار پایان نامه..................................................... 19

فصل دوم- بررسي منابع

2-1- مقدمه....................................................................... 22

2-2- خشكسالي................................................................ 23

2-3- روش تحلیل داده­ های بارندگی....................................... 24

2-4- معیارهای تعیین خشکی.............................................. 26

2-5- آزمون­های تعیین همگنی............................................... 27

2-6- تحلیل فراوانی منطقه ­ای............................................... 28

2-6-1- تعیین مناطق همگن اولیه با استفاده از نمودار گشتاور خطی...28

2-6-2- گشتاورهای وزنی احتمال (گشتاورهای خطی) ...............29

2-6-3- تعیین تابع توزیع منطقه­ای......................................... 29

فصل سوم- ­مواد و روش­ها

3-1- مقدمه...................................................................... 32

3-2- منطقه مورد مطالعه.................................................... 32

3-3- آزمون‌هاي همگني..................................................... 33

3-3-1- آزمون توالي........................................................... 33

3-3-2- آزمون من- ويتني.................................................... 34

3-4- آزمون تصادفي بودن.................................................... 34

3-5- آزمون روند................................................................. 36

3-6- شاخص­هاي خشکسالي هواشناسي و دوره بدون بارندگي...37

3-7- تحليل فراواني نقطه­اي روزهاي بدون بارندگي و تحليل ريسک خشکسالي...37

3-8- تحليل فراواني منطقه­اي.............................................. 39

3-8-1- تعيين مناطق همگن اوليه با استفاده از نمودار گشتاورهاي خطي...39

3-8-2- گشتاورهای وزنی احتمال......................................... 40

3-8-3- تعيين همگني و ايستگاه‌هاي پرت با استفاده از ضريب ناجوري و همگني....41

3-8-4- تعيين تابع توزيع منطقه ­اي....................................... 42

فصل چهارم- نتايج و بحث

4-1- تحليل آمار کيفي....................................................... 44

4-2- تحليل همگني و روند.................................................. 51

4-3- آزمون استقلال........................................................... 60

4-4- تحليل فراواني منطقه ­اي.............................................. 61

4-4-1- بررسي همگني گروه­هاي استخراجي از آناليز خوشه­ بندي...64

4-4-2- انتخاب بهترین تابع توزیع منطقه­ ای..............................67

4-4-3- تحلیل فراوانی نقطه ­ای............................................. 69

4-5- تحليل مکاني ويژگي­هاي حداکثر روزهاي بدون بارش..............83

4-5-1- تحليل مکاني گشتاورهاي خطي حداکثر روزهاي بدون بارش.....83

4-5-2- تحليل مکاني حداکثر روزهاي بدون بارش در دوره بازگشت‌هاي مختلف....85

فصل پنجم- نتيجه­گيری و پیشنهادات

5-1- نتیجه ­گیری................................................................ 92

5-2- پیشنهادات................................................................. 94

منابع................................................................................. 97

چکیده:

در اين تحقيق، تحليل خشکسالي بر اساس روز­هاي بدون بارندگي صورت مي­گيرد. تعداد 67 ايستگاه سينوپتيک داراي طول دوره آماري مناسب، با پراکنش يکنواخت در سطح کشور، انتخاب شدند. حداقل دوره آماري بارندگي روزانه در اين تحقيق 17 سال و مربوط به ايستگاه سمنان و حداکثر طول دوره آماري 56 سال و مربوط به ايستگاه تبريز (و تعدادي از ايستگاه­هاي ديگر) مي‌باشد. پس از مرتب کردن بارندگي روزانه در محيط EXCEL، دوره­هاي بدون بارش تعيين و تعداد روزهاي بدون بارش در هر ايستگاه مشخص شد. در اين مطالعه از برنامه FREQ در محيط MATLAB به منظور تحليل فراواني استفاده گرديد. كشور در 8 منطقه همگن دسته­بندي و تحليل منطقه­اي روزهاي بدون باران انجام گرفت. نتايج 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: مقدمه

1-1- مقدمه

خشکسالي پديده­اي اقليمي است که به لحاظ آماري يک پديده تصادفي محسوب مي­شود و توسط شاخص­هاي متعددي مورد مطالعه قرار مي­گيرد (نصري، 1387). خشکسالي معمولاً به عنوان دوره­اي از زمان که بارندگي به زير آستانه متوسط مي­رسد شناخته مي­شود و معمولاً تعيين زمان شروع آن و تعاريف آن بسيار سخت و پيچيده است(امکی و همکاران، 1993). در اغلب منابع خشکسالي پديده­اي طولاني مدت است که گاهي در دوره­هاي مرطوب نيز کشيده مي­شود (ویلهایت و گلانتز، 1985).

تعاريف خشكي و خشكسالي با يكديگر متفاوت هستند. برخلاف خشكي كه پديدة دائمي اقليمي است، خشكسالي در مناطق خشك و مرطوب رخ مي‌دهد و حالتي طبيعي و نرمال از اقليم مي­باشد (چو و کارلیوتیس، 1970). قبل از پرداختن به بحث خشكسالي لازم است در مورد خشكي مطالبي بيان شود.

2-1- معيارهاي تعيين خشكي

ضرايب تجربي و فرمول­هاي متفاوتي براي تعيين معيارهاي خشكي ابداع شده است كه بر اساس پارامترهايي كه هر كدام از اين روابط براي تعيين شاخص خشكي در نظر گرفته است، مي­توان آن­ها را به 5 گروه تقسيم نمود (کاوياني، 1380):

- روابطي كه معرف رابطه بين بارش سالانه و مجموع دما براي يك سال و يا دوره­هاي مختلف در طول فصل گرم مي­باشند.

- روابطي كه بر اساس رابطه بين بارش و تبخير استوار هستند.

- روابطي كه به وابستگي بين بارش، دما و رطوبت نسبي اهميت بيشتري داده‌اند.

- روابطي كه كسري اشباع( كمبود رطوبت) و كسري تبخير را مد نظر قرار داده­اند.

- روابطي‌كه رابطه بين ميزان آب و مجموع دما را‌ به عنوان ضريب خشكي در نظر مي‌گيرند.

انتخاب صحيح يك ضريب اقليمي براي مناطق مختلف جهان آسان نيست، زيرا كاربرد هر رابطه اقليمي در منطقه­اي بهترين جواب را مي­دهد كه با اقليم محل ابداع روش، شباهت و نزديكي بيشتري داشته باشد.

از طرف ديگر محدوديت عناصر اقليمي قابل سنجش عاملي است كه كارائي برخي روابط را تحت تأثير قرار مي­هد.

براساس روش ارائه شده توسط يونسكو كه به شاخص بيوكليماتيك خشكي معروف است و در آن P بارندگي سالانه و ET تبخير و تعرق بالقوه است، مناطق خشك به چهار گروه تقسيم مي‌شوند (کاوياني، 1380):

1- منطقه فرا خشك:                

2- منطقه خشك :           

3- منطقه نيمه خشك:                    

4- منطقه نيمه مرطوب :     

3-1- علل خشکی

به طور كلي 5 عامل مهم باعث ايجاد خشكي مي­شوند (کوک و همکاران، 1993).

- دور بودن از منبع رطوبتي (بري بودن)

- فرو رانش آنتي سيكلون­هاي جنب حاره‌اي ديناميك

- تأثيرات ارتفاعي

- جريان­هاي حاصل از آب سرد

- آلبيدو

4-1- علل خشکسالی

به‌طوركلي امروزه پذيرفته شده است كه خشكسالي­هاي شديد، حاصل تغييرات چرخش اتمسفري و بي‌نظمي­هاي آن است (کاوياني، 1364). جابجائي رودبادها (جت استريم­ها) از مكان خود، رگبارهاي باران‌زا را از برخي مناطق دور و به برخي ديگر نزديك مي­كند. به اين معني كه بي‌نظمي‌هاي اقليمي در فواصل بسيار دور بر هم تأثير مي­گذارند.

تحقيقات مختلف، تأثير متقابل اتمسفر و اقيانوس­ها در مقياس وسيع را ثابت كرده است (کاوياني، 1364 و چنگنان، 2000). اين موضوع اهميت بي نظمي دماي سطح دريا را ثابت مي­كند، چرا كه مشخص شده است اين مسئله جريان گرما و رطوبت را در سطح تماس اتمسفر و اقيانوس تحت تأثير قرار مي­دهد. اين تغيير در جريان گرما و رطوبت داراي الگوئي است كه به چرخه نوسان جنوبي النينو معروف است. واژه­هاي النينو و لانينا دو حد اين چرخه هستند و شرايط كاملاً متفاوتي را در نقاط مختلف زمين بوجود مي­آورند.

5-1- تعاريف انواع خشكسالي

خشکسالي مخرب­ترين پديده اقليمي است که به سختي مي­توان تغييرات زماني و فضايي آن را به راحتي تعيين کرد. با توجه به تعاريف مختلف از خشکسالي و انواع آن، ارائه يک مدل پيش بيني به منظور ايجاد يک سيستم پايش و پيش بيني خشکسالي غير ممکن است. به عنوان مثال خشکسالي هواشناسي که به عنوان اولين نشانه­هاي خشکسالي شناخته مي­شود ممکن است در يک زمان بخصوص مورد توجه قرار گيرد اما تأثيرات آن در ساير منابع آب مانند دبي جريان (خشکسالي هيدرولوژيک) قابل مشاهده نباشد. از طرف ديگر کشاورزان يک منطقه با مشکل کمبود رطوبت خاک (خشکسالي کشاورزي) مواجه نباشند. اما پس از مدتي و عادي شدن وضعيت ريزش­هاي جوي، شاهد کاهش دبي جريان يا رطوبت خاک باشيم. شکل 1-1 متغيرهاي هيدرولوژيکي يک منطقه که تحت تأثير خشکسالي قرار مي­گيرند نشان مي­دهند. شکل 1-2 نيز تغييرات زماني تأثير خشکسالي بر متغيرهاي هيدرولوژيک را نشان مي­دهد.

توسعه سيستم­هاي پايش خشکسالي مبتني بر جمع آوري اطلاعات در بازه­هاي زماني مختلف نظير بارندگي و دبي جريان ساعتي، روزانه، ماهانه و سالانه و استفاده از مدل­هاي مختلف آماري و سينوپتيک مانند سري­هاي زماني و پايش تغييرات جوي به ويژه متغيرهاي اتمسفري (ENSO) است.

از ديدگاه ديگر، برآورد احتمال وقوع يک پديده در يک دوره زماني مشخص به منظور برآورد احتمال شکست يک برنامه از مواردي است که به برنامه­ريزان امکان پيش آگاهي در مورد پديد­هاي حدي مانند سيل و خشکسالي مي­دهد. استفاده از روش­هاي آماري در صورت وجود اطلاعات کافي و بهره­گيري از شبکه جمع آوري دقيق پارامتر­هاي اقليمي و هيدرولوژي نظير رطوبت خاک دارد. ضمن اين که تعيين آستانه­هاي سيل و خشکسالي در اين بخش مهم است که نياز به اطلاعات بسيار بلند مدت و منظم از سري­هاي هيدرولوژيک و سري­هاي پاسخ مانند رطوبت خاک، محصولات کشاورزي و مسائل اقتصادي و اجتماعي است.

چون خشکسالي برخلاف ساير بلاياي طبيعي کمتر منجر به خسارات ساختاري مي‌شود، کمک‌رساني در هنگام وقوع اين پديده در مقايسه با ساير پديده‌ها مثل سيل پيچيده­تر و مشکل­تر مي‌‌باشد. ايران علي رغم اينکه در معرض خشکسالي‌هاي متوالي قرار دارد اما به دليل وجود قنات‌هاي عميق هيچگاه در اثر خشکسالي به قحطي مرگ آور دچار نشده است.

از اغلب تعاريف خشكسالي چنين بر مي­آيد كه خشكسالي دوره بلند مدت زماني است كه آب در دسترس به طور معني­داري زير حد معمول است. پایين­تر بودن ميزان آب نسبت به حد معمول در شرايط متفاوت و با توجه به حساسيت يك فرايند نسبت به كمبود رطوبت تعريف مي­شود. به طور كلي تعاريف خشكسالي به دو دسته عمده مفهومي و كاربردي تقسيم بندي مي­شوند. منظور از تعاريف مفهومي همان تعاريف موجود در لغت نامه­ها و فرهنگ­هاست كه در واقع اين تعاريف به صورت توصيفي و مفهومي هستند و علي رغم اينكه مفهوم شدت و مدت وقوع خشكسالي ممكن است در اين تعاريف نهفته باشد اما زمان وقوع پديده را مشخص نمي­كنند. تعاريف كاربردي خصوصيات و آستانه­هاي شروع، ادامه و خاتمه و نيز شدت خشكسالي را تعيين مي­كنند. اين تعاريف اساس يك سيستم هشدار دهنده هستند و براي تحليل دوره تكرار، شدت و مدت زمان وقوع خشكسالي نيز بكار مي­روند. وجود ديدگاه­ها و نقطه نظرات مختلف درباره خشكسالي سبب ايجاد پيچيدگي در ارائه تعريفي مشخص و واحد از اين پديده شده است. در واقع عدم وجود يك تعريف جامع و دقيق از خشكسالي سبب ايجاد ترديد و ركود در بخش­هاي مختلف مديريتي و سياست­گزاري در ساير بخش‌ها مي­شود. با توجه به اينكه اهميت خشكسالي در اثرات آن نهفته است و اين اثرات در مناطق مختلف به شكل­هاي متفاوتي ظاهر مي­شوند، پس بايستي تعريف خشكسالي به صورت منطقه­اي و مقطعي بيان شود.

به طور كلي براي ارائه يك تعريف مناسب از خشكسالي بايد به سه نكته مهم توجه كرد:

1- مقدار و شدت بارندگي و يا ميزان كمبود آن مشخص شود.

2- مدت زمان، يك ويژگي مهم در تشخيص خشكسالي است و بايستي براي تعيين ميزان درجه خشكسالي ارتباط بين مدت زمان و شدت مشخص شود.

3- آستانه­اي به عنوان يك نقطه مرجع براي تعيين زمان شروع خشكسالي تعيين شود.

به دليل کثرت پارامترهاي که با اين پديده در ارتباط مي­باشند، تا به حال هيچ تعريف جامع و کاملي از سوي هيچ سازمان يا ارگاني از خشکسالي نشده است. برحسب نياز و زمينه کاري، محققين علوم مختلف تعاريف ويژه­اي را از اين پديده طبيعي ارائه کرده­اند. هيدرولوژيست­ها تعاريف متعددي از خشکسالي کرده­اند اما هنوز به يک تعريف کامل و جامع نرسيده­اند.  بر اساس عناصر بوجود آورنده خشكسالي، مي­توان پنج نوع خشكسالي هواشناسي، هيدرولوژيک، کشاورزي، اقتصادي و ادافيک را دسته‌بندي كرد (اسمیت، 2000؛ ماینگیوت، 1999).

1-5-1- خشكسالي هواشناسي

اين نوع خشكسالي شدت كمتري نسبت به بقيه دارد و در نتيجه كاهش غير منتظره باران بوجود مي‌آيد. فارمر و ويگلي1 (1985) عنوان كردند خشكسالي هواشناسي موقعي پديد مي­آيد كه بارندگي به طور قابل ملاحظه­اي زير حد مورد انتظار باشند. كاهش بارندگي به خودي خود خطر محسوب نمي‌شود. چرا كه ارتباط بين بارندگي و آب قابل استفاده كه آب مورد نياز را تامين مي‌كند، معمولاً غيرمستقيم است. گفته مي­شود بارندگي منبع آبي گياه محسوب نمي­شود، بلكه خاك منبع آب براي گياه است. به همين ترتيب بارندگي آب آبياري يا مورد نياز شهري را به طور مستقيم تأمين نمي‌كند، بلكه آب­هاي زير زميني و رودخانه­ها اين منابع را تأمين مي‌كند. مفهوم خشكسالي هواشناسي تعاريف مختلفي را بر اساس داده­هاي بارندگي در بر مي­گيرد. يكي از آن­ها زمان بدون بارش است كه بسته به شرايط متدوال بارندگي يك منطقه از 6 تا 30 روز يا بيشتر  از دو سال متفاوت است. تعاريف ديگري وجود دارد كه بر اساس تعداد روزهاي بارندگي در يك فصل يا سال عنوان مي­شود. طبق اين تعاريف خشكسالي وقتي پديد مي­آيد كه بارندگي كمتر از 25 يا 10 درصد ميانگين بلند مدت است. اين تعاريف اكثراً قرار دادي است و توجهي به اثرات بارندگي روي منابع آب يا مسائل كشاورزي ندارند، حداقل به اين دليل كه اثرات كاهش بارندگي در طول سال متفاوت است. مثلاً كاهش باران در تابستان نسبت به زمستان اثر بيشتري دارد. بنابراين تعريف خشکسالي از ديدگاه هواشناسي در کشورهاي مختلف و در زمان­هاي مختلف متفاوت مي‌باشد به همين دليل از اين ديدگاه به کار بردن يک تعريف از خشکسالي که در قسمتي از جهان متداول مي‌باشد. از طرف ديگر از ديدگاه اقليم­شناسان خشکسالي يک پديده طبيعي است که در اثر تغييرات الگوهاي آب وهوايي ناشي از کاهش نزولات جوي کمتر از حد معمول خود به خود به وجود مي‌‌آيد و ادامه آن موجب عدم تعادل اکولوژيکي و هيدرولوژيکي مي­شود. از طرفي چون از ديدگاه جغرافيايي تعريف خشکسالي مفهومي مکان­مند مي‌‌باشد، شدت خشکسالي در هر محل تابعي از ضريب تغييرپذيري بارش در همان محل است، شدت خشکسالي در هر محل خشکسالي قابل تعيين است به طوري که در اين روش درجه خشکسالي و ترسالي تعيين مي‌‌شود.

1- Farmer &Wigley

تعداد صفحه : 134

قیمت :14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

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

پشتیبانی سایت :        --------******** ****       info@elmyar.net

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.

--------  -------- --------

جستجو در سایت : کلمه کلیدی خود را وارد نمایید :

 
 

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