شبیه سازی سری های زمانی داده های سالانه و ماهانه جریان رودخانه از طریق مدل- های استوکاستیک (مطالعه موردی حوضه رودخانه سیروان)

در این تحقیق با انجام بررسی ها روی داده های سالانه و ماهانه ۱۶ ایستگاه هیدرومتری حوزه سیروان واقع در استان کردستان ابتدا عملیات کنترل کیفی انجام و به بازسازی نواقص آماری
اقدام گردید و آمارههای اساسی مربوط به سری زمانی سالانه و ماهانه ایستگاه ها محاسبه گردیدند. کمبود و ذخیره مازاد آب  نسبت به سطوح تقاضای مختلف ۱، ۰/۷۵ و ۰/۵ برابر میانگین
بررسی گردید و نتایج نشان داد میانگین دوره کمبود ماکزیمم کل ایستگاه ها در سه سطح تقاضای فوق به ترتیب برابر ۲۷، ۲۲ و ۱۵ ماه بوده و با کاهش سطح تقاضا طول دوره کمبود کاهش
یافته است. میانگین دوره مازاد ماکزیمم کل ایستگاه ها در سه سطح تقاضای فوق به ترتیب برابر ۸، ۹ و ۹ ماه بوده و با کاهش  سطح تقاضا (d) افزایش یافته است. مقادیر ضریب هرست در تمام ایستگاه های هیدرومتری بیشتر از ۰/۵ بود که بیانگر مناسب بودن سریهای زمانی برای مدلسازی می باشد. میانگین ضریب فوق برای ایستگاه ها برابر ۰/۷۰۴ و
مقادیر حداقل و حداکثر آن به ترتیب برابر ۰/۸۲۵ و ۰/۶۱۸ و مربوط به ایستگاه های حسین آباد و پای پل بود. در ادامه جهت نرمال نمودن داده های اکثر ایستگاه ها از تبدیل لگاریتمی
استفاده گردید. مدل های استوکاستیک شامل مدل های اتورگرسیو با میانگین متحرک یک متغیره (SM, GAR(۱), ARMA(p,q، مدل یک متغیره ماهانه (PARMA(p,q، مدل های اتورگرسیو چند متغیره (MAR(p و (CARMA(p,q، مدل چند متغیره ماهانه (MPAR(p و مدل های شکننده مکانی بر اساس دو رویکرد VS و MR برای مدل سازی سری های زمانی سالانه و ماهانه جریان در ۱۶ ایستگاه هیدرومتری حوضه رودخانه سیروان بکار گرفته شد. توابع خود همبستگی (ACF) و خودهمبستگی جزئی (PACF) برای سریهای زمانی جریان سالانه و ماهانه بررسی و درجات مختلف مدلها با توجه به معیارهایی از قبیل واریانس سری باقیمانده، معیار اطلاعات آکائیک (AICC) و معیار شوارتز (SIC) مورد بررسی و ارزیابی قرار گرفت. نتایج مدلسازی با مدلهای اتورگرسیو با میانگین متحرک نشان داد مدل (ARMA(۰.۱ برای تمام ایستگاه ها به استثنای ایستگاه خلیفه ترخان تناسب داشته است. و این بیانگر این نکته است که فرآیند میانگین متحرک (MA) در ماهیت سری های زمانی این ایستگاه ها غالبتر از فرآیند اتورگرسیو (AR) بوده است. در تعدادی از ایستگاه ها از قبیل تفلی، دوآب نوسود، نگل کوماسی و تونل چهلگزی علاوه بر مدل قبلی مدل (ARMA(۱.۰ نیز با سری زمانی تناسب داشت. برای بررسی امکان مدلسازی سری های زمانی با مدلهای چند متغیره ایستگاهها با توجه به موقعیت مکانی گروه بندی گردیدند و سه گروه عمده معرفی شد. درجه مدل (CARMA(p,q برای کلیه گروه ها حداکثر یک بوده در حالیکه درجه مدل (MAR(p دو و سه بود. مدلسازی دادههای سالانه بر اساس مدل شکننده مکانی با دو رویکرد VS و MR برای گروه های سه گانه تعریف شده و با در نظر گرفتن یک ایستگاه کلیدی برای هر یک از گروه ها صورت گرفت. مدلسازی سری های زمانی ماهانه ایستگاه های هیدرومتری نشان داد مدل مناسب برای بیش از ۶۰ درصد ایستگاه ها مدل (PARMA(۱.۰ بوده و ۲۰ درصد از آنها نیز با مدل (PARMA(۲.۰ و ۲۰ درصد مابقی نیز با مدل (PARMA(۱.۱ دارای نتایج بهتری هستند. بهترین درجه مدل (MPAR(P برای گروه های یک، دو و سه سری های زمانی ماهانه به ترتیب (MPAR(۲), MPAR(۳ و (MPAR(۳ بود. بعد ار تعیین بهترین درجه مدل برای هر یک از ایستگاه ها جهت مقایسه نتایج مدل سازی با داده های موجود سری زمانی تاریخی
و تولید شده ترسیم گردید. به طور کلی در ایستگاه هایی که سری زمانی طولانی بوده نتایج مدلسازی بهتر می باشد. در خاتمه برای هر یک از ایستگاه ها سری های زمانی ۵۰۰ ساله بر اساس کلیه مدل ها و در مقیاس زمانی ماهانه و سالانه تولید و ارائه گردید.