برازش الگوی فصلی سری زمانی به میزان آب‌دهی رودخانه‌ها در دامنه زمان (مطالعه موردی: رودخانه اترک)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد رشته آمار ریاضی، دانشکده علوم، دانشگاه گلستان، گرگان

2 استادیار گروه آمار، دانشکده علوم، دانشگاه گلستان، گرگان

3 استادیار گروه زمین‌شناسی، دانشکده علوم، دانشگاه گلستان، گرگان

چکیده

امروزه بررسی و پیش‌بینی رفتار متغیر‌های هیدرولوژیکی و عناصر اقلیمی مؤثر بر آن در دامنه زمان مورد توجه محققان قرارگرفته است. به همین منظور استفاده از تحلیل‌ داده‌های وابسته به زمان در پیش‌بینی میزان آب‌دهی رودخانه‌ها از نظر آماری دارای اعتبار بوده، بطوریکه می‌توان نتایج حاصله را در برنامه‌ریزی و مدیریت منابع آب و طراحی تأسیسات زیربنایی به کار برد. رودخانه اترک یکی از منابع آبی مهم از نظر اقتصادی، کشاورزی و زیست محیطی در شمال شرق کشور است، در سال‌های اخیر این رودخانه با سیلاب‌ها و یا کاهش سطح آب همراه بوده که بی شک بر میزان دبی آن تأثیر گذاشته است. در این مقاله داده‌های مربوط به شش ایستگاه هیدرومتری از سال آبی 53-52 تا سال آبی 82- 81 از حوزه آبریز رودخانه اترک مورد استفاده قرار گرفته است. ابتدا به تحلیل توصیفی داده‌ها پرداخته، سپس با حذف روند و تغییرات فصلی، مدلی مناسب به داده‌های سری زمانی ایستگاه‌های مذکور برازش شده است. در انتها با برآورد پارامترهای مدل به پیش‌بینی رفتار توزیع میزان دبی آب این رودخانه پرداخته‌ایم. در برازش الگو و برآورد پارامترهای موجود در الگو معیار اطلاعاتی آکاییک (AIC)، معیار اطلاعاتی بیزی (BIC) و میانگین مربعات خطا (MSE) مورد توجه قرار گرفته است. با توجه به اطلاعات بدست آمده از نمودار خودهمبستگی و خودهمبستگی جزئی و پس از تثبیت واریانس و حذف روند و تغییرات فصلی، الگوی اتورگرسیو میانگین متحرک تلفیق شده ARIMA(1,0,2)(1,1,2)12 انتخاب شد. سرانجام با استفاده از این الگو، مقادیر آتی میزان آب‌دهی رودخانه اترک به مدت یک‌سال پیش‌بینی شد.

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Fitting the Seasonal Time Series Model to the rivers discharge in time domain (Case Study: Atrak River)

نویسنده [English]

  • Mohsen Rezanejad Keshteli 1

چکیده [English]

Nowadays, investigating forecasting of the hydrological variables behavior and the effective climatological factors on it in the time domain are considered by researchers. Therefore, the usage of time dependent data analysis in the prediction of river discharge rates is statistically valid, and use them for water resources management and infrastructure designing is an inevitable issue. Atrak River is one of the most important water resources in economic, agricultural and environmental issues in the North East of Iran. In recent years, this river had overflow or decline the water levels that certainly affected on river discharge rates. In this paper, we use the data of the six hydrometric stations from 1352-1382 of Atrak river. In this paper, first we have a descriptive analysis of data and then fit suitable models for discharge time series data. At last, with estimate the parameters of the model, predict the distribution of the river flow rate. In fit model and estimate the parameters of the model, Akaike Information Criterion (AIC), Bayesian Information Criterion (BIC) and Mean Square Error (MSE) is important. After fix the variance of the data and remove the trend and seasonality variation and use the Autocorrelation and Partial Autocorrelation plots, we choose the ARIMA(1,0,2)(1,1,2)12 model. At last, with this time series model, we forecast the rate of the river discharge for next year and observe that it will decline in the coming year.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Time series
  • Forecasting
  • Autoregressive Moving Average integrated model
  • discharge
  • Atrak River