SUPERVISOR
Saeed Soltani Kopaei,Sayyed-Saeid Eslamian,Reza Modarres
سعید سلطانی کوپائی (استاد مشاور) سیدسعید اسلامیان (استاد راهنما) رضا مدرس (استاد راهنما)
STUDENT
Farshad Jalil Pirani
فرشاد جلیلی پیرانی
FACULTY - DEPARTMENT
دانشکده منابع طبیعی
DEGREE
Master of Science (MSc)
YEAR
1391
TITLE
Precipitation estimation in Zayandeh-rud dam basin using Geostatistical methods
Climatic precipitations especially Rainfall are of great importance for many hydrological plans and analysis. Unfortunately, in many cases, the data of rain gauge stations have insufficient rainfall and also unsuitable spatial distribution. Furthermore, the precise estimation of rainfall spatial dispensation need very compact network with much expense of installation and performance. Furthermore, the precise estimation of rainfall spatial dispensation require very compact network accompined with much expense of installation and performance. Regarding the current condition, precipitation estimation in non- gaged points is one of the great goals for water resources management and it is also so important in managing these resources. Therefore, the current survey focuses on generating rainfall data for Zayandehroud dam basin using deterministic methods including thiessen (THI) and inverse distance weighting (IDW) and also geostatistical methods consist of ordinary kriging (ORK) and universal kriging (UNK) in daily time step for a period of 20 years. In order to validate the generated data, the measured data of three stations inside basin named Chelgerd, Chadegan and Mirabad being selected through cluster analysis process, were employed. The interpolatin process through Different station number including 27, 15, 10 and 5 stations has been carried out to make data for each of three control stations using jack knife methods. The results of generated data were evaluated in both daily and seasonal time step using four comparizonal parameter including correlation coefficient, root mean square error, mean absolutre error and mean biase error. According to the outputs, the experimental Guassian model has been selected as the best fitted model to semivariogram. The results of interpolation using different methods for Chadegan station indicated the ordinary kriging is the best method in interpolation via 27 stations. As the number of stations (station’s network) is decreased, the performance of geostatistical methods are decreased sabsequently and the function of deterministic methods is prodominant. The universal kriging (UNK) had better results for Mirabad station in interpolation via different stations network. Being away from other stations, the condition of Chelgerd was different from other tow stations. The Thiessen polygon was dominant in interpolation via 5 stations for all three control stations. The best method for seasonal generated data was variable but generally when the number of station are so many (27 stations) and also the amount of rainfall is so high (winter season), the ordinary kriging is prevalent. In addition, deterministic methods like thiessen will make more precise results as the station network disperses (5 stations) and also when there is less precipitation rate (summer season). It is worth to note that sometimes rising in number of station will not result in more accurate data. In this study, the generated data using 15 stations were not better than 10 stations. In interpolation via 15 stations, there was a weak correlation rate among stations and this is because of the distribution position of stations in the basin. Sometimes it’s possible to have better interpolation resulta in less station number but better distribution position. The most appropriate method of interpolation is up to optimum number of station and their diension through basin and also climatic condition of area. The results of this survey are capable to use in many researches especially hydrologic model. Key words : Interpolation, Kriging, Zayandehroud dam basin, Geostatistic, Semivariogram and Mapping.
ریزش های جوی خصوصاً بارندگی جهت بسیاری از تحلیل ها و طراحی های هیدرولوژی حائز اهمیت می باشند. متاسفانه در بیشتر موارد داده های ایستگاه های اندازه گیری دارای بارندگی ناکافی و پراکندگی مکانی نامناسب جهت تحلیل می باشند. علاوه بر این تخمین صحیح توزیع مکانی بارش شبکه بسیار متراکمی از ادوات نیاز دارد که هزینه ی بالای نصب و عملکرد را طلب می نماید. در چنین وضعیتی، شبیه سازی داده های بارش در نقاط اندازه گیری نشده از اهداف اصلی مطالعات منابع آب است و در مدیریت این منابع نقش کلیدی دارد. لذا در این تحقیق سعی شده است تا با استفاده از روش های تعیینی شامل پلی گون تایسن و وزن دهی فاصله معکوس و روش های زمین آمار شامل کریجینگ معمولی و عمومی در یک دوره آماری 20 ساله تولید داده بارندگی به طور روزانه برای منطقه حوزه سد زاینده رود انجام گیرد. جهت صحت سنجی داده های تولید شده از داده های واقعی سه ایستگاه شاهد شامل چلگرد، چادگان و میرآباد موجود در حوزه که از روش تحلیل خوشه ای انتخاب گردیده اند، استفاده گردیده است. با استفاده از تعداد تراکم ایستگاه 27، 15، 10 و 5 ایستگاه فرآیند درون یابی برای هر کدام از سه ایستگاه شاهد یا استفاده از روش جک نایف انجام گرفت. نتایج حاصل از داده های تولید شده با استفاده از چهار پارامتر مقایسه ای شامل ضریب همبستگی، ریشه دوم مربعات خطا، میانگین خطای مطلق و میانگین خطای اریب هم به طور روزانه و هم برای فصول مختلف مورد ارزیابی قرار گرفتند. مدل گوسین به عنوان بهترین مدل جهت برازش شدن به نیمه پراش نگار انتخاب گردید. برای ایستگاه چادگان، درون یابی با استفاده از روش های مختلف نشان دادکه درون یابی با استفاده از بهینه ترین حالت تعداد ایستگاه ها(یعنی 27 عدد)، روش کریجینگ معمولی بهترین روش می باشد. سپس هر چه از تعداد ایستگاه کاسته می شود، کارایی روش های زمین آمار کمتر می شود و عمدتاً روش معکوس فاصله و تایسن برتری می یابد. نتایج درون یابی برای ایستگاه میرآباد از برتری روش کریجینگ عمومی برای درون یابی برای همه تراکم ایستگاه ها حکایت داشت. ایستگاه چلگرد به دلیل دور بودن از سایر ایستگاه ها شرایط متفاوتی داشت. در درون یابی با استفاده از تعداد 5 ایستگاه شرایط برای هر سه ایستگاه کاملا متغیر بوده و تنها روش تایسن نتایج بهتری ارائه داده است. برای هر سه ایستگاه بهترین روش برای تولید داده برای فصول مختلف متغیر بوده است ولی به طور کلی روش های کریجینگ معمولی زمانی که تعداد ایستگاه ها زیادتر بودند(تعداد 27 عدد) و همچنین در موقعی از سال که بارندگی بیشتری وجود داشت(فصل زمستان) نسبت به بقیه روش ها برتری داشتند. به علاوه روش hy;های تعیینی از جمله تایسن در زمانی که تعداد ایستگاه ها کمتر(تعداد 5 ایستگاه) و بارندگی کمتری وجود داشت(فصل تابستان) نتایج بهتری ارائه دادند. شایان ذکر است که همیشه افزایش در تعداد ایستگاه ها منجر به افزایش در دقت داده ها نمی گردد. در این تحقیق نتایج حاصل از درون یابی با استفاده از تعداد 15 ایستگاه ضعیف تر از 10 ایستگاه بوده است. در درون یابی با استفاده از تعداد 15 ایستگاه ساختار فضایی ضعیفی برای روش های زمین آمار وجود داشت و این مورد به دلیل نحوه چیدمان ایستگاه ها در سطح حوزه بوده است. گاهی اوقات با تعداد ایستگاه کمتر ولی چیدمان بهتر درون یابی بهتری انجام می گیرد. می توان گفت که انتخاب بهترین روش درون یابی به تعداد ایستگاه بهینه، نحوه پراکنش آنها در سطح حوزه و همچنین شرایط اقلیمی منطقه مورد نظر بستگی دارد. نتایج حاصل از این تحقیق قابل استفاده در بسیاری از مطالعات و خصوصاً مدل های هیدرولوژیک می باشد. لغات کلیدی: درون یایی، کریجینگ، سد زاینده رود، بارندگی، زمین آمار، نیمه پراش نگار و پهنه بندی