Journal of Transportation Research

Journal of Transportation Research

The effect of the length of hydrometric stations statistics period on frequency analysis and different methods for determining bridge flood discharge (Case study: Shoor watercourse bridge)

Document Type : Original Article

Authors
Fouad Kilanehei 1
Amir Mahjoob 2
Kheirollah Khademi 2
1 Associate Professor, Department of Civil Engineering, Faculty of Technology and Engineering, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran.
2 Assistant Professor, Transportation Research Institute, Road, Housing & Urban Development Research Center, Tehran, Iran.
10.22034/tri.2025.544114.3376
Abstract
For the design of river bridges and determining their length and height, it is necessary to determine the maximum flood discharge. The most appropriate method for determining the design discharge is the frequency analysis of data from hydrometric stations. One of the characteristics of the data used to ensure that their frequency analysis leads to reliable results is the adequacy of data.The role of statistical period length and number of data on maximum peak flood discharge with different return periods at four hydrometric stations located in the same region in the central Iranian watershed has been investigated. The effect of the length of the statistical period on the results of the discharge-area relationship, the empirical relationship, and the regional flood frequency analysis method at the Shoor watercourse bridge, which is located in the studied area and does not have a hydrometric station on the mentioned watercourse, has been evaluated. The results showed that by increasing the length of the statistical period from 25 years to 44 years, the best fitted statistical distribution on the maximum instantaneous discharges changed and in all four stations, the log-Pearson Type III (LP3) distribution had the most appropriate fit. Also, increasing the statistical length did not have much effect on the values of the maximum 100-year flood discharge at the bridge site studied using the discharge-area method, but in the Fuller empirical method, whose coefficient was calibrated based on the statistics of hydrometric stations, it showed a 9% decrease in discharge. In the regional flood frequency analysis method, which is more accurate for estimating floods in ungauged basins, the discharge values based on the 25-year and 44-year statistical periods were estimated to be 842 and 715 m3/s, respectively, which indicates an increase of approximately 18% in the design flood when using a shorter statistical period.
Keywords
Ungauged Catchments
Regional Flood Frequency Analysis
Maximum Instantaneous Discharge
Statistical Distributions
River Bridges
Subjects
-افشار، عباس (1369). هیدرولوژی مهندسی، مرکز نشر دانشگاهی، تهران، ایران.
-آیین‌نامه طرح هندسی راه­های ایران، نشریه شماره 415، (1391)، معاونت نظارت راهبردی امور نظام فنی، سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور، تهران، ایران.
-پاریزی، اسماعیل و حسینی، سید موسی (1401). تحلیل فراوانی سیلاب 100ساله در حوضه‌های آبریز ایران و بررسی عوامل تأثیرگذار بر آن، جغرافیا و برنامه ریزی محیطی، 33(2)، 38-19.
-جوانرودی، سامان، مهدوی، محمد و معتمدوزیری، بهارک (1396). گزارش فنی: تعیین نقش طول دوره آمار هیدرولوژیکی در پیش‌بینی سیلاب در حوزه آبخیز ‏سفیدرود، مهندسی و مدیریت آبخیز، 9(1)، 115-108.
-دستورانی، محمد­تقی (1375). بررسی تاثیر طول آمار هیدرولوژیکی در پیش بینی سیلاب در حوزه­های آبخیز، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران.
-سلاجقه، علی، مهدوی، محمد و خسروی، محمد، (۱۳۸۹). بررسی مناسب‌ترین توزیع فراوانی دبی حداکثر لحظه‌ای سالانه (مطالعه موردی: منطقه البرز مرکزی)، پ‍‍ژوهشنامه مدیریت حوزه آبخیز، ۱ (۱)، 88-98.
-صادقی، سید حمید­رضا، ذبیحی، محسن و وفاخواه، مهدی (1396). تأثیر طول داده، دورۀ آماری و تعداد ایستگاه‌ها بر تغییرپذیری مقدار عامل فرسایندگی باران در مقیاس‌های زمانی مختلف در ایران. مرتع و آبخیزداری، 70(2)، 409-399.
-علیزاده، امین، (1400). اصول هیدرولوژی کاربردی، انتشارات دانشگاه بین المللی امام رضا(ع)، مشهد، ایران.
-گزارش مطالعات مرحله اول پل کیلومتر 113+66 قطعه اول محور رستم آباد- ریگان- بزمان- ایرانشهر، مهندسین مشاور ساتروپات پل، (1383). شرکت ساخت و توسعه زیر بناهای حمل و نقل کشور، تهران، ایران.
-مهدوی، محمد (1401). هیدرولوژی کاربردی، انتشارات دانشگاه تهران، تهران، ایران.
-میرباقری، سید احمد، (1377). هیدرولوژی مهندسی، انتشارات دانشگاه شیراز، شیراز­، ایران.
-Chow, V.T., (1964). Handbook of Applied Hydrology, McGraw-Hill, New York, NY.
-Ghosh, S.N. (1997). Flood Control and Drainage Engineering; CRC Press: Boca Raton, FL, USA, 1997.
-Jain, Sharad Kumar, Mani, Pankaj, Jain, Sanjai K., Prakash, Pavithra, Singh, Vijay P., Tullos, Desiree, Kumar, Sanjay, Agarwal, S. P., Dimri, A. P. (2018). A Brief review of flood forecasting techniques and their applications. International Journal of River Basin Management, 16(3), 329–344. doi.org/10.1080/15715124.2017.1411920
-Kilgore, Roger; Atayee, A. Tamim; Herrmann, George R.; Thompson, David B. (2024). Highway Hydrology, Federal Highway Administration. Office of Bridges and Structures.
-Mahdavi, Mohammad, Osati, Khaled, Sadeghi, Seyed Ali Naghi, Karimi, Bakhtiar and Mobaraki, Jalil, (2010). Determining suitable probability distribution models for annual precipitation data, a case study of Mazandaran and Golestan Provinces. Journal of Sustainable Development, 3(1): 159-168.
-Mutreja, K. N, (1992), Applied Hydrology, Tata McGraw-Hill.
-Subramanya, K., (2008), Engineering Hydrology, McGraw-Hill, New Delhi.
-Victorov, Peter, (1971). Effect of period of record on flood prediction. Journal of the Hydraulics Division, 97(11), 1853-1866.