تحلیل نقطه ای رگبارهای باران سنج های ثبات ایران
                                                    تجزیه و تحلیل رگبارهای ایران
بارندگی یکی از پارامتر های هواشناسی است که در پروژه های عمرانی آبی ( اعم از سد , بند انحرافی, پروژه های آبخیزداری , تغذیه مصنوعی , احداث کانال ) و حتی در پروژه های عمرانی غیر آبی ( مانند فرودگاهها , راههای شوسه , زمین های ورزشی ) نقش مهمی دارد .
سازه های آبی که به صورت بالفعل برای مهار سیلاب بکار می رود , باید قادر باشند سیلابهای خطرناک را مهار کنند و یا حداقل بتوانند خسارت احتمالی را به نحو مطلوبی کاهش دهند.
با عنایت به بحث فوق مشخص می شود که برآورد سیلاب های شدید در پروژه های عمرانی از اهمیت خاصی برخوردار است , از طرفی عامل اصلی این سیلاب ها در موارد متعددی رگبارهای کوتاه مدت ولی شدید در سطح حوزه هستند.
در این طرح هدف گرد آوری کلیه رگبرهای ایستگاههای  باران سنج ثبات کشور ] بایگانی آمار و اطلاعات مربوط به آنها , استخراج و جمع بندی رگبارها و در نهایت تحلیل نقطه ای رگبارهای ایستگاههای باران سنج ثبات که زیر نظر وزارت نیرو می باشند از بدو تاسیس تا سال آب 78- 1377 می باشند.
در شکل الف ) مراحل کلی کار انجام استخراج و تحلیل باران نگارهای کشور ارائه شده است.
- جمع آوری آمار و اطلاعات ثبت شده باران نگارها :
در مرحله اول اقدام به اخذ اطلاعات ثبت شده باران سنج های ثبات در کلیه ایستگاهها و سپس تهیه کپی از این باران نگارها گردید. به لحاظ اطمینان از دقت آمار جمع آوری شده , کلیه گرانهای کپی شده با اصل آن مطابقت و در صورت تایید آن اقدام به استخراج مقادیر شدت باران از این گرانها گردید.
- استخراج رگبارها :
در این گزارش استخراج باران نگارها توسط کامپیوتر صورت گرفته است. این کار به دو صورت مختلف می تواند انجام گیرد :
الف ) دیجیت                   ب ) اسکن
برای دیجیت , بدین ترتیب عمل شد که در محیط کامپیوتری GIS ( برنامه ARCINFO ) بوسیله دستگاه دیجیتایزر اقدام به رقومی کردن و برداشت نمونه بارش جهت تجزیه وتحلیل رگبارها شد.روش کار بدین ترتیب است که ابتدا 4 نقطه( ابعاد یک مستطیل که محدوده بارش در آن قرار میگیرد )در محیط کامپوتر ثبت می شود،یکی از چهار نقطه فوق باید مبدا مختصاتی باشد که یکی از محورهای آن زمان بارش ومحور دیگر آن مقدار بارش است.در مرحله بعد بر روی نمودار بارش تعداد زیادی نقطه برداشت میشود به نحوی که از وصل کردن نقاط فوق،نمودار کلی بارش بدست آید.سپس با توجه به مقیاس کاغذ منحنی را به فواصل یک دقیقه ای تقسیم کرده، بدین ترتیب منحنی به یک سری بردار تقسیم می شود که می توان با بردارهای بدست آمده یک جدول(X,Y )با پسوند (dbf) ساخت.
با این وجود در صورت دسترسی به اصل باران نگارهای باران سنج های ثبات،چنانچه کاردیجیت یا اسکن از روی برگه های اصلی انجام می شد قطعا نتایج بهتر ودقیق تر می شد.زیرا در اثرکپی به مقدار ناچیزی مقیاس ها بهم می خورد.لاکن بدلیل منحصر به فرد بودن برگه های باران نگار تمام استخراج ها از روی کپی های برگه های اصلی انجام شده است.ولذا مقداری خطا اجتناب ناپذیر می باشد.
در مرحله بعد فایل مورد نظر در نرم افزار excel خوانده شده و اقدام به تشکیل فایل و اضافه نمودن دیگر مشخصات مورد نیاز می گردد.این مشخصات شامل نام ،کد ومختصات جغرافیایی ایستگاه،تاریخ شروع ،زمان های شروع وخاتمه ومدت ومقدار بارش می باشد.
برای اینکه مشخص شود که کل بارش را رقومی کرده معمولاحداقل 3 دقیقه از ابتدا وانتها بارش به صورت به ترتیب با عدد صفر و ثابت برداشت می شود.در مرحله  آخر با توجه به مقادیر (X,Y) موجود،x زمان به صورت تجمعی از ابتدا بارش وy نیز مقدار بارش تجمعی می باشد.منحنی تجمعی بارش ترسیم میشود.هر رگبار به  صورت منفرد در یک فایل ذخیره می شود.ولی اگر در یک روز خاص دو رگبار  اتفاق افتاده باشد در دو کار برگ جداگانه به نامهای R1وR2    ذخیره شده اند.
ترسیم رگبارهای مفقود :
در صورت عدم ثبت کامل رگبارها در یک ایستگاه , دو نوع اشکال برای تشکیل سری حداکثر سالانه رگبارها ممکن است به بوجود آید :
الف ) اگر در یک سال شخص تعدادی از رگبارها ثبت نشده باشد و یا کیفیت ثبت بد باشد , در آن صورت انتخاب حداکثر شدت رگبار در یک تداوم شخص در آن سال تنها از میان عداد محدودی از وقایع ثبت شده صورت می پذیرد . لذا احتمال دارد که عدد انتخاب شده برای این عنوان معنای " حداکثر " را نداشته باشد. چنانچه سایر وقایع ثبت نشده شدتی بیشتر از شدت رگبار در تداوم شخص داشته باشد این احتمال به یقین تبدیل خواهد شد.
ب ) در صورتی که هیچ یک از رگبارهای یک سال خاص به ثبت نرسیده باشد هیچ عددی برای حداکثر شدت رگبار در کلیه تداوم ها قابل استخراج نمی باشند. در نتیجه سری زمانی حداکثر شدت رگبارها در هر مدتی تداومی دارای عدد ( اعداد ) مفقود خواهد بود .
بنابراین در هر صورت سری حداکثر های بارندگی کامل نمی باشد .
در حالت الف : در صورتی که تعداد نسبتا قابل قبولی از رگبارها در یک سال خاص ثبت شده باشد , ممکن است بتوان رگبارهای ثبت نشده را بازسازی کرد . حد قابل قبول در این گزارش 40% انتخاب شد . مقادیر کمتر از این حد موجب بازسازی تعداد بیشتری از رگبارها خواهد بود که در مواردی عدم اطمینان را به دنبال خواهد داشت .
از طرف دیگر انتخاب مقادیر بیشتری از این حد عمل موجب از بین بردن رگبارهای واقعی می گردد . روش بازسازی برای هر واقعه ثبت نشده از دو مرحله تشکیل می شود :
الف ) استخراج نسبتهائی بین باران در تداومهای مختلف به مقدار باران در یک تداوم کلیدی
ب ) برآورد مقدار باران در تداوم کلیدی از روی بارش حداکثر روزانه
- تهیه منحنی های شدت – مدت رگبارها :
پس از رقومی کردن هر رگبار و تهیه مجموع آن , حداکثر شدت باران در هر مدت تداوم از طریق جستجو بدست می آید . در این مرحله ابتدا مقادیر بارش در تداوم مورد نظر ( مثلا 10 دقیقه ای ) با پوشش زمانی یک دقیقه استخراج می گردد . منظور از پوشش یک دقیقه ای این است که اگر زمان تداوم بارش 30 دقیقه باشد ابتدا مقدار بارش در حد فاصل دقیقه یک تا 10 خوانده می شود . سپس مقدار بارش 10 دقیقه دوم حد فاصل دقیقه 2 و 11 خوانده خواهد شد . بدین ترتیب تمام مقادیر 10 دقیقه ای ممکن در یک بارش 30 دقیقه ای تشکیل خواهد شد.
در بین مقادیر 10 دقیقه ای بدست آمده , باید حداکثر مقدار را انتخاب کرد بدین ترتیب برای تمام تداوم های بارش ( 10 , 20 , 30 ,....و تا آخر تداوم بارش ) مقدار حداکثر بارش استخراج می شود . حال اگر مقادیر حداکثر بدست آمده در هر تداوم بر زمان نظیر تقسیم شدد شدت حداکثر در تداوم مورد نظر بدست می آید . مجموعه این شدت حداکثر و زمان تداوم در اصطلاح جدول شدت – مدت رگبار گفته می شود .
- تهیه منحنی های شدت – مدت فراوانی IDF ( تحلیل نقطه ای )
کلیه سری های زمانی حداکثر رگبا رها در تداوم مشخص و برای هر ایستگاه با توابع توزیع احتمال متداول
( نرمال  , لوگ نرمال 20 پارامتری , لوگ نرمال 3 پارامتری , پیرسون , لوگ پیرسون , گامبل ) با استفاده از نرم افزار SMADA   برازشی داده شد . نتایج نشان داد که به طور کلی تنها دو تابع توزیع احتمال گامبل لوگ نرمال 2 پارامتری تطابق بهتری با اطلاعات داشتند ولی توابع دیگر برازش خوبی را شاهد نبودند . مقایسه تطبیقی نشان میدهد که تابع توزیع احتمال گامبل در مجموع عملکرد بهتری در مقایسه با تابع توزیع احتمال لوگ نرمال 2 پارامتری دارد . این نتیجه با یافته ها ی محققین دیگر ( مثلا وزیری 1366 ) نیز هماهنگی دارد . بر این اساس منحنی های شدت – مدت فراوانی IDF ایستگاههای مختلف , با تابع توزیع احتمال گامبل ترسیم گردیده است.
                               شکل ( 1-1 )- گردش کار استخراج و تحلیل رگبارهای خراسان
                                                   فلوچارت مراحل کاری پروژه رگبارها