منبع پایان نامه ارشد درمورد انحراف معیار، هیدرولوژی، شاخص خشکسالی، محصولات کشاورزی

دانلود پایان نامه ارشد

راحتی تحت عنوان رواناب محاسبه شود. محاسبه کمبود رطوبت بسیار مشکل استچرا که تبخیر و تعرق واقعی با حجم آب خاک تغییر پیدا میکند، درمدل ترنثوایت، میزانتبخیر و تعرق ازبارندگی با توجه به میزان آب قابل دسترس باقی مانده درخاک، محاسبهمیگردد. هنگامی که بارش کمتر از تبخیر و تعرق بالقوه باشد، تبخیر و تعرق واقعی بابارش به اضافه هر مقدار رطوبت خاک که تبخیر یا تعرق پیدا کند، برابرمیشود.
در شاخصترنتوایت، تبخیر و تعرق بالقوه با استفاده از میانگین دما محاسبهمیشود. این مدل می تواند برای ارزیابی شرایط انعطاف پذیری آبیاری، مورد استفادهقرار گیرد و اطلاعاتی در رابطه با حجم آب مورد نیاز در هر زمان ارائه کندو شاخصمشخصی از خشکسالی را ارائه دهد . ارزشهای محاسبه شده وقتی با مازاد آب درفصلهایدیگر مقایسه شود، نشان میدهد که آیا رطوبت کافی که درطی فصل موجود بوده، اجازهآبیاری را میدهد یا نه؟ درهمان زمان، تعیین تغییرات ذخیره رطوبت خاک روزانه،اطلاعات با ارزشی از رطوبت خاک را در زمانهای مختلف برای استفاده درجدول زمانی ومقدار آبیاری برای اجتناب ازرخداد هر نوع خشکسالی که میزان محصولات کشاورزی رامحدود خواهدکرد، ارائه میدهد(فرج زاده اصل،1374).

2-5-1-2- شاخص پالمر

شاخص شدت خشکسالی پالمر در سال 1965 بوسیلهی پالمر3ارائه شد و اولین نمایه جامع خشکسالی است که درایالت متحده امریکا به کار گرفته شده است. در این سال پالمرشاخص را برای اندازه گیری میزان انحراف منابع رطوبت ابداع نمود. شاخصها براساس مفهوم تولید و تقاضای بیلان آب استوار است. PDSIیک شاخصی هواشناسی است و به شرایط آب وهوایی پاسخ میدهد که به طور غیر طبیعی خشک یا مرطوب میباشد. میزان PDSI بر اساس داده های بارش، دما و همچنین محتوای آب قابل دسترس خاک محاسبه میشود. میزان نمایه پالمر بین 6- و 6+ است. وی نمایه را بر اساس مطالعات بر روی کانزاس غربی4 و آیوای مرکزی5 ارائه داد. جدول (2-1)درجه بندی نمایه شدت خشکسالی پالمررا نشان میدهد.
شاخص پالمر یکی از روشهای بسیار موثر در تعیین خشکسالی طولانی مدت(چند ماهه) میباشد. ولی به عنوان پیش بینی کوتاه مدت(مثلاً چند هفته) جواب خوبی نمیدهد. امتیاز دیگر نمایه پالمر آن است که نسبت به شرایط اقلیم محلی استاندارد میباشد. بنابراین میتواند در هر بخش از کشور جهت نشان دادن خشکسالی نسبی یا ترسالی مورد استفاده قرار گیرد( محمد نیا قرایی و همکاران، 1379 ).

جدول (2-1): درجه بندی نمایه شدت خشکسالی پالمر(آسیایی، 1385)
شدت
PDSI
بسیار مرطوب ( ترسالی شدید)
4 و بیشتر
خیلی مرطوب
3.99 – 3
مرطوب متوسط
2.99 – 2
تقریباً مرطوب
1.99 – 1
تا حدودی مرطوب
0.99 – 0.5
تقریباً نرمال
0.49
تا حدودی خشک
0.99- تا 0.5
خشکسالی ملایم
1.99- تا 1-
خشکسالی متوسط
2.99– تا 2-
خشکسالی شدید
3.99- تا 3-
خشکسالی بسیار شدید
4- و کمتر

2-5-2- روشهایمبتنی بر تحلیل جریان

این گونه تحلیلها که بطور کلی بر رویجریانهای سطحی، مخازن آب، دریاچه ها و سفره های آب زیرزمینی صورت میگیرد، تحتعنوان خشکسالی هیدرولوژیک قلمداد شده و مورد مطالعه قرار میگیرد . به همین جهتدادههای مربوط به کمیت جریان رودخانهها دراین مطالعات از اهمیت اساسی برخورداراست. داده های مورد نیاز، سطح و جریان رودخانه و تداوم دوره های بدون جریان را شاملمی شود.
درکل مطالعات خشکسالی هیدرولوژیک بر روی رواناب سالیانه، حداکثرجریان سالانه یا دوره جریان حداقل متمرکز می شود . مهمترین تحلیلها دراین رابطه،تحلیل طول دوره ای است که جریان، زیر یک آستانه مشخص باقی مانده و حجم کسری روانابزیرآستانه را ایجاد کرده است، درشرایطی که آب یک رودخانه برای آبیاری یا تهیه آببدون استفاده از هرگونه مخزن ذخیره، کافی نباشد، تحلیلهای جریان حداقل، مهمترینعامل به شمار می آید.
قبل از هرگونه تحلیل سریهای مربوط به مقادیر هیدرولوژیکمانند حداکثر جریان سالانه یا میانگین جریان سالانه، بررسی کیفیت داده ها و استفادهازهمه اطلاعات قابل دسترس، ضرورت دارد. درصورتی که بنا به عللی سریها دارای نقصباشند.باید به استفاده از روشهای مربوطه، داده های گم شده را بازسازی نمود(فرج زاده اصل،1374).

2-5-3- روش های مبتنی بر تحلیل دادههای بارندگی

اینگونه روش ها جزء عمومیترین روشهای تحلیل خشکسالی به شمار میرود .علت این امر دسترسی راحتروآسانتر به انواع دادههای بارندگی در بخشهای مختلف کره خاکی است. از طرفی در میان متغیرهای آب و هوایی، مقادیر بارندگی جزء بی ثباتترین آنها مخصوصاً در مناطق خشک محسوب میشود و از این جهت میتواند شاخص خوبی برای مطالعه خشکسالی باشد. از طرف دیگر بارشهای جوی در واقع مهمترین متغیری است که تغییرات آن بطورمستقیم در رطوبت خاک و جریان های سطحی، مخازن زیرزمینی و … منعکس شده و بنابراین اولین برداری است که میتواند در مطالعه هر حالتی از خشکسالی مورد توجه قرار بگیرد(فرج زاده اصل،1374). در مطالب ذیل مهمترین شاخصهایی که با استفاده از دادههای بارندگی برای تحلیل خشکسالی عنوان شده است ارائه می گردد:

2-5-3-1- شاخص درصدي از نرمال ( PN: Percent of Normal)

شاخص درصد نرمال شاخصي است كه بيشتر براي درك عموم مردم جامعه استفاده ميشود.اين شاخص يكي از سادهترين روشهاي اندازهگيري بارش براي يك منطقه ميباشدوبه پيشنهاد مهندسين مشاوركوانتا در ايران سادهترين ومؤثرترين روش آگاهي از وضع خشكسالي تعيين درصد بارندگي نسبت به نرمال بصورت ماهانه معرفي شده است.استفاده از شاخص آناليز بارش نرمال زماني خيلي مفيد است كه از آن تنها براي يك ناحيه يا يك فصل استفاده شود.بارش نرمال بوسيله تقسيم بارش واقعي به بارش نرمال(دريک بازه زماني)،ضرب در 100 محاسبه ميشود ومعمولاً‌در مقياسهاي زماني ماهانه مثلاً از يك تا چندماه كه معرف يك فصل ويژه است ويا مقياسهاي ماهانه كه معرف يكسال يا يكسال آبي متغير است بكار ميرود.رابطه( 3-1) طریقه به دست آوردن شاخص درصد نرمال نشان میدهد.
رابطه (3-1) PN= P/P ̅ *100
Pمجموع بارندگی ماهانه ( میلی متر)
P ̅میانگین بارندگی ماهانه بلند مدت به میلی متر
يكي از نقاط ضعف استفاده از بارش نرمال آن است كه متوسط يا ميانگين بارش با ميانه يكي نيستند.دليل اين امرآن است كه بارش در مقياسهاي ماهانه وسالانه توزيع نرمالي نداردو استفاده از درصد بارش نرمال درجائي به توزيع نرمال بطور ضمني شباهت داردكه ميانه وميانگين يكسان فرض شده باشند. به علت تغييرات زماني و مكاني در بارشهاي ثبت شده هيچ راهي براي تعيين فراواني انحراف از نرمال و همچنين مقايسه مكان هاي مختلف وجود ندارد. جدول(2-2) طبقات خشکسالي با شاخص PN را نشان ميدهد(آسیایی،1385).

جدول (2- 2 )طبقات خشکسالي با شاخص PN(آسیایی،1385 )
طبقه بندی خشکسالي
در صد نرمال
خشکسالی خفیف
70تا 80 درصد
خشکسالی متوسط
55 تا70 درصد
خشکسالی شدید
40 تا 55 درصد
خشکسالی بسیار شدید
کمتر از 40 درصد

شاخص دیگری نزدیک به این شاخص در میان محققین مطرح است که با عنوان ” شاخص درصد از بارش میانگین” یاد میشود. تنها نکته مهم در استفاده از این شاخص تعیین دامنه استاندارد شدت خشکسالی میباشد.
آنگیو 70 تا 80 درصد بارش نرمال یا میانگین را به عنوان آستانه رخداد خشکسالی محسوب می دارد. محققین هندی عمدتا 75 تا 80 درصد بارش طبیعی را در نظر گرفته و سپس فراوانی رخداد این بارندگی را محاسبه و بصورت مختلف ارائه نموده اند. والکر برای بارش های هند کمبود 45-30 درصد را به عنوان خشکسالی بزرگ، 60-45 درصد را به عنوان خشکسالی جدی و بیشتر از 60 درصد را به عنوان خشکسالی مصیبت وار نظر گرفته است .

2-5-3-2- شاخصهای پراکندگی بارش
سنجش مقادیر انحراف از میانگین جزء شاخص یا معیارهای پراکندگی است که به خوبی می تواند بیانگر انحراف تغییرات مقادیر بارندگی از مرکز یا میانگین باشد. عمومی ترین این شاخص ها انحراف استاندارد برای بیان کیفیت توزیع نرمال است که تحت عنوان واریانس نامیده می شود و توسط رابطه(2-2) ذیل محاسبه می شود.
δ2 = 1/n ( ∑ ()2 رابطه (2-2)
درتوزیع نرمال ، 27/68 درصدداده ها در محدوده ± σµ ، 44/95 درصدداده ها در محدوده ± 2σµ و74/99 درصد در بین ±3σµ قرار دارند.در این تحقیق مقادیر بارندگی با انحراف بین ±0.25 σµمشتمل بر20 درصد داده ها، تحت عنواننرمال، 20 درصد دادهها با مقادیر بارندگی بین -0.25 σµ و -0.84 σµ به عنوان خشکسالی متوسط و 20 درصد دادهها که کمتر از -0.84 σµ بودند به عنوان خشکسالی شدید طبقهبندی گردید.
از معیارهای دیگر در بررسی انحراف ها، استفاده از ضریب چولگی است . این معیار میزان تقارن توزیع را بیان نموده و از اینرو در مطالعات خشکسالی از اهمیت زیادی برخوردار می باشد . این معیار از طریق رابطه (2-3) ذیل محاسبه می شود :
ri=∑( )2 / Nδ3رابطه (2-3)
برای توزیع نرمال r=0 است. اگرتوزیع r1 مثبت داشته باشد گفته می شود که دارای چولگی مثبت است. در این حالت دنباله بلند منحنی درطرف راست قرار می گیرد و درحالت چولگی منفی عکس این حالت اتفاق میافتد. تحت این شرایط ، یک ایستگاه می باید سطح کمتری از بارش را دارا باشد حتی بیشتر از آنکه توسط توزیع نرمال نشان داده شود.
جهت بررسی میزان نوسانات و تغییرات بارندگی در یک ایستگاه مشخص میتوان از شاخصی تحت عنوان ضریب تغییرات نیز استفاده نمود که عبارت است از:
CV = S/ رابطه(2-4)
که در آن S انحراف معیار و میانگین سری میباشد(فرج زاده اصل،1374).

2-5-3-3-شاخص توزیع نرمال استاندارد

استفاده از شاخص توزیع استاندارد یکی از شاخص های اساسی در مطالعه تغییرات حول مرکز به شمار می آید که از طریق رابطه(2-5) ذیل محاسبه می شود:
Z = ( Xi – µ ) / σ = ()/S(رابطه(2-5
که در آنXiبارش در زمان مشخص و µ میانگین نمونه ، S انحراف معیار نمونه و σ انحراف معیار جامعه دراز مدت سری زمانی مورد مطالعه است . میانگین و انحراف معیار این عامل برابر صفر و یک است و بنابراین از نظر مقایسه ای بین ایستگاههای مختلف می تواند کاربرد زیادی داشته باشد . نکته قابل توجه در این شاخص ، محاسبه احتمالات از طریق جداول توزیع نرمامل است . در توزیع نرمال 2/68 درصد داده ها در بین σ ±،4/95 درصد بین σ2± و7/99درصد بینσ 3 ±قرار دارند . چادری و همکارانش6 (1989)با توجه به ارزش حاصل از این شاخص طبقه بندی جدول(2-3) را بر پایه شدت خشکسالی عنوان کرده اند(فرج زاده اصل،1374).
جدول (2-3) طبقه بندی شاخص خشکسالی توزیع نرمال استاندارد (چادری و همکاران)
ارزش شاخص
نوع خشکسالی
1/0
خشکسالی جزئی
1/1
خشکسالی متوسط
1/2
خشکسالی شدید
3
خشکسالی فاجعه وار

2-5-3-4- شاخص استاندارد شده بارش ( SPI: Standardized Percipitation Index)

اين شاخص در سال 1995 توسط Mckee و همكارانش ارائه شد .اين شاخص بر اساس تفاوت بارش از ميانگين براييك مقياس زماني مشخص و سپس تقسيم آن بر انحراف معيار به دست ميآيد وتنها فاكتور مؤثر در محاسبه اين شاخص عنصر بارندگي ميباشد.اين شاخص را مي توان در مقياس هاي زماني 3-6-12-24 و48 ماهه محاسبه كرد.
چون بارش داراي چولگي است بهترين روش برازش دادههاي بارندگي ايستگاهها با توزيع هاي مختلف و انتخاب مناسب ترين توزيع است(حجازي زاده وهمكاران، 1382).
از نظر ریاضی شاخص SPI بر احتمال تجمعی وقایع بارندگی اتفاق افتاده در یک ایستگاه پایه ریزی می شود. ازآنجا که معمولاً تمایل توزیع گاما با داده های بارندگی برازش خوبی دارد،توصیه میشود این داده ها (بارندگی) با تابع گاما برازش داده شود.
ضرایب œ وß درتوزیع گاما، از

پایان نامه
Previous Entries منبع پایان نامه ارشد درمورد خشکسالی کشاورزی، هیدرولوژی، آب و هوای خشک، کاربری اراضی Next Entries منبع پایان نامه ارشد درمورد استان کرمان، استان کرمانشاه، ژئومورفولوژی، فراوانی تجمعی