تحلیل فضایی مخاطرات محیطی

تحلیل فضایی مخاطرات محیطی

تحلیل رخداد بارش‌های رگباری در استان چهارمحال و بختیاری

نویسندگان
شکوفه امیدی قلعه محمدی
احمد مزیدی
کمال امیدوار
دانشگاه یزد
چکیده
هدف: استان چهارمحال و بختیاری به‌دلیل موقعیت کوهستانی و تأثیرپذیری از سامانه‌های جوی مدیترانه‌ای و سودانی، طی سال‌های اخیر بارش‌های شدید و نوسانات هیدرولوژیکی قابل توجهی را تجربه کرده است. این شرایط منجر به وقوع سیلاب‌های ناگهانی و تهدید منابع آب در منطقه شده است. در این راستا، پژوهش حاضر با هدف تحلیل شدت بارش‌های رگباری، برآورد مقادیر آن در دوره‌های بازگشت مختلف و ترسیم منحنی‌های شدت–مدت–فراوانی (IDF) و نقشه‌های پراکندگی فضایی برای چهار ایستگاه کوهرنگ، فارسان، شهرکرد و بروجن انجام گرفت.

روش پژوهش: داده‌های بارش طی یک دوره آماری ۲۰ ساله استخراج شد و شدت بارش برای تداوم‌های زمانی ۱۵ تا ۱۴۴۰ دقیقه محاسبه گردید. در ادامه، بیشینه شدت بارش در دوره‌های بازگشت ۲، ۵، ۱۰، ۲۵، ۵۰، ۱۰۰ و ۲۰۰ سال با بهره‌گیری از توزیع‌های آماری مختلف شامل گمبل، نرمال، پیرسون نوع ۵ و ویبول برآورد شد. افزون بر این، از روش‌های درون‌یابی مکانی برای نمایش الگوهای پراکندگی شدت بارش در سطح استان بهره گرفته شد.

یافته‌ها: نشان داد که توزیع گمبل بهترین برازش را با داده‌های مشاهده‌ای داشته است. همچنین مشخص گردید که با افزایش مدت زمان بارش، شدت بارش کاهش یافته و با افزایش دوره بازگشت، شدت افزایش یافته است. نتایج فضایی نیز حاکی از آن بود که بیشترین شدت بارش در نواحی مرتفع شمال‌غربی استان ایستگاه کوهرنگ رخ داده و به سمت جنوب و شرق کاهش یافته است.

نتیجه‌گیری: استفاده از توزیع‌های آماری، به‌ویژه گمبل، امکان مدل‌سازی دقیق بارش‌های رگباری را در استان فراهم می‌کند. و طراحی سازه‌های هیدرولوژیکی باید بر اساس الگوهای پراکندگی شدت بارش در کل استان انجام گیرد.
کلیدواژه‌ها
شدت- مدت- فراوانی
بارش‌ها رگباری
منحنی‌های IDF
پراکندگی فضایی
چهارمحال و بختیاری

عنوان مقاله English

Analysis of Convective Rainfall Events in Chaharmahal and Bakhtiari Province

نویسندگان English

Shokoufeh Omidi Ghaleh Mohammadi
Ahmad Mazidi*
kamal Omidvar
University of Yazd
چکیده English

Objective: Chaharmahal and Bakhtiari Province, due to its mountainous location and exposure to Mediterranean and Sudanese synoptic systems, has experienced intense rainfall events and considerable hydrological fluctuations in recent years. These conditions have often led to flash floods and posed serious threats to regional water resources. Accordingly, this study aimed to analyze rainfall intensities, estimate their values for different return periods, and construct Intensity–Duration–Frequency (IDF) curves as well as spatial distribution maps for four synoptic stations: Kouhrang, Farsan, Shahr-e-Kord, and Borujen.

Methods: Precipitation data over a 20-year period (2000–2020) were collected, and rainfall intensities were calculated for durations ranging from 15 to 1440 minutes. Maximum rainfall intensities corresponding to return periods of 2, 5, 10, 25, 50, 100, and 200 years were then estimated using several statistical distributions, including Gumbel, Normal, Pearson type V, and Weibull. Goodness-of-fit tests were applied to identify the most suitable distribution. In addition, spatial interpolation methods within a GIS environment were employed to illustrate spatial patterns of rainfall intensity across the province.

Findings: Results indicated that the Gumbel distribution provided the best fit to the observed data. It was also revealed that rainfall intensity decreases with increasing duration, while it increases with longer return periods. Spatial analyses showed that the highest intensities occur in the northwestern mountainous areas, particularly at Kouhrang station, and gradually decrease toward the southern and eastern parts of the province.

Conclusion: The findings confirm that statistical distributions—particularly the Gumbel model—enable accurate modeling of extreme rainfall events in Chaharmahal and Bakhtiari Province. Moreover, the spatial variability of rainfall intensity highlights the necessity of incorporating such patterns into hydrological infrastructure design, flood management, and water resource planning.

Keywords: Intensity–Duration–Frequency (IDF), Convective Rainfall, IDF Curves, Spatial Distribution, Chaharmahal and Bakhtiari

کلیدواژه‌ها English

Intensity-Duration-Frequency
Convective Rainfall
IDF Curves
Spatial distribution
Chaharmahal and Bakhtiari
1. Abbasi Jandani, Sh., & Talebi, A. (2016). Analysis of rainfall temporal patterns in semi-arid regions (Case study: Sanganeh Research Station, Khorasan Razavi Province). Iranian Water Research Journal, 10(3). [In Persian] https://civilica.com/doc/1330787
2. AlHassoun, S. A. (2011). Developing an empirical formulae to estimate rainfall intensity in Riyadh region. Journal of King Saud university-engineering sciences, 23(2), 81-88.
3. Alizadeh, A. (2010). Principles of Applied Hydrology (31st ed.). Imam Reza Publications. [In Persian]
4. Alizadeh, A. (2018). Estimation of maximum rainfall for various durations and return periods using Bell’s formula. Iranian Journal of Water Resources Engineering, 15(2), 123–135. [In Persian]
5. Asakereh, H., & Ashrafi, S. (2023). An investigation into trends in frequency and proportion of different durations of various types of extreme precipitation in Iran. Meteorological Applications, 30(1), e2117.
6. Bell, F. C. (1969). Generalized rainfall-duration-frequency relationships. Journal of the hydraulics division, 95(1), 311-328.‌
7. Chaparinia, F., Hadei, M., Yaghmaeian, K., Hadi, M., & Naddafi, K. (2025). Evaluation of climate indices related to water resources in Iran over the past 3 decades. Scientific Reports, 15(1), 11846.
8. Elsebaie, I. H. (2012). Developing rainfall intensity–duration–frequency relationship for two regions in Saudi Arabia. Journal of King Saud University-Engineering Sciences, 24(2), 131-140.
9. Ghahreman, B. (2008). Analysis of short-duration rainfalls in Khorasan. Iranian Journal of Watershed Engineering Sciences, 2(4), 66–73. [In Persian] https://profdoc.um.ac.ir/paper-abstract-1011447.html
10. Ghahreman, B., & Abkhezr, H. (2004). Modification of rainfall intensity–duration–frequency relationships in Iran. Water and Soil Science (Agricultural Science and Natural Resources), 8(2), 1–13. [In Persian]
11. Ghahreman, B., & Sepaskhah, A. (1990). Estimation of one-hour, 10-year return period rainfall for determining IDF relationships in Iran. Proceedings of the International Congress on Road and Building Engineering, Shiraz University. [In Persian] http://jstnar.iut.ac.ir/article-1-420-fa.html
12. Ghasabi, Z., & Khansakineh Salari, S. (2021). Determining intensity-duration-frequency relationships of rainstorms in the Karun Basin (Ahvaz, Behbahan, and Lali stations). Journal of Meteorology and Atmospheric Sciences, 4(3), Autumn 2021. [In Persian] https://www.ims-jmas.net/article_161014.html
13. Halafi, R. (2013). Regional relationships of rainfall intensity, duration and frequency using scale theory (M.Sc. thesis, Watershed Management). Supervisor: Saeed Soltani Kopani. [In Persian]
14. Hershfield, D. M. (1962). Extreme rainfall relationships. Journal of the Hydraulics Division, 88(6), 73-92.
15. Jefrin, N., Bolong, N., Sentian, J., Abustan, I., Mohammad, T. A., & Ayog, J. L. (2017). The Development of Intensity-Duration Frequency Curve for Ulu Moyog and Kaiduan Station of Sabah. Transactions on Science and Technology, 4(2), 149-156.
16. Karimi, V., Kia, E., & Maleki, M. A. (2022). Changes in rainfall intensity affected by climate change in Babolsar synoptic station. Geographical Information Quarterly – Sepehr, 31(123), 127–138. [In Persian] https://www.sepehr.org/article_699917.html
17. Mahdavi, M. (2006). Applied Hydrology, Volume I (6th ed.). University of Tehran Press, pp. 260–1177. [In Persian]
18. Mazidi, A. (2009). Analysis of short-duration rainfall and its effect on flooding in Fakhrabad basin (M.Sc. thesis, Geography Department, Yazd University). [In Persian]
19. Mianabadi, A., Omidvar, J., & Pourreza-Bilondi, M. (2025). Development of intensity-duration-frequency curves at basin scale using the ERA5 reanalysis product. Journal of Drought and Climate Change Research, 2(8), 121–140.
20. Nhat, L. M., Tachikawa, Y., & Takara, K. (2006). Establishment of intensity-duration-frequency curves for precipitation in the monsoon area of Vietnam. Annuals of Disas. Prev. Res. Inst, 49(B), 93-103.
21. Pilgrim, D. H., & Cordery, I. (1975). Rainfall temporal patterns for design floods. Journal of the Hydraulics Division, 101(1), 81-95.
22. Rahimi, D. (2009). The effect of individual rainstorms on flood crisis management in the Farsan Basin. Geography and Environmental Planning, 20(3), 85–100. [In Persian] https://gep.ui.ac.ir/article_18444.html
23. Ren, Z., Sang, Y. F., Cui, P., Chen, F., & Chen, D. (2025). A dataset of gridded precipitation intensity-duration-frequency curves in Qinghai-Tibet Plateau. Scientific Data, 12(1), 3.
24. Rodrigues, A. A., Siqueira, T. M., Beskow, T. L. C., & Timm, L. C. (2024). Ordinary Cokriging applied to generate intensity-duration-frequency equations for Rio Grande do Sul State, Brazil. Theoretical & Applied Climatology, 155(3).
25. Sangüesa, C., Pizarro, R., Ingram, B., Ibáñez, A., Rivera, D., García-Chevesich, P., ... & Peña, F. (2023). Comparing methods for the regionalization of intensity− duration− frequency (idf) curve parameters in sparsely-gauged and ungauged areas of central chile. Hydrology, 10(9), 179.
26. Sangüesa, C., Pizarro, R., Ingram, B., Ibáñez, A., Rivera, D., García-Chevesich, P., ... & Peña, F. (2023). Comparing methods for the regionalization of intensity− duration− frequency (idf) curve parameters in sparsely-gauged and ungauged areas of central chile. Hydrology, 10(9), 179.
27. Tamm, O., Saaremäe, E., Rahkema, K., Jaagus, J., & Tamm, T. (2023). The intensification of short-duration rainfall extremes due to climate change – Need for a frequent update of intensity–duration–frequency curves. Climate Services, 30, 100349. https://doi.org/10.1016/j.cliser.2023.100349.
28. Tfwala, C. M., Van Rensburg, L. D., Schall, R., Mosia, S. M., & Dlamini, P. (2017). Precipitation intensity-duration-frequency curves and their uncertainties for Ghaap plateau. Climate Risk Management, 16, 1-9.
تحلیل فضایی مخاطرات محیطی
دوره 8، شماره 4
زمستان 1399