تحلیل عدم قطعیت نتایج مدل HEC-RAS در شبیه سازی پارامترهای هیدرولیکی جریان رودخانه کارون با رویکرد مونت کارلو

پارامتر ضریب زبری در مدل سازی هیدرولیکی جریان رودخانه ها به سادگی قابل اندازه گیری نیست و تعیین آن همواره با عدم قطعیت و خطا در نتایج همراه است. به همین منظور در این مقاله از رویکرد شبیه سازی مونت-کارلو برای تحلیل عدم قطعیت نتایج مدل هیدرولیکی HEC-RAS در بازه ملاثانی تا فارسیات رودخانه کارون به طول ۱۰۵ کیلومتر استفاده شده است. با توسعه یک ماژول محاسباتی کنترلی و ترکیب آن با هسته محاسباتی HEC-RAS اجرای خودکار فرآیند مونت-کارلو فراهم شد. شبیه سازی۳۰۰۰ نمونه مونت کارلو براساس توزیع احتمال ضریب مانینگ انجام شد و تحلیل گرافیکی و کمی سازی نتایج عدم قطعیت روی پارامترهای هیدرولیکی خروجی مدل صورت گرفت. نتایج نشان دهنده عدم قطعیت زیاد با پهنای باند اطمینان بزرگتر از ۱ تا ۱۱، در دبی حداکثر سیلاب ۳۰۰۰ و دبی متوسط روزانه ۴۵۷ مترمکعب بر ثانیه است. برای پالایش شبیه سازی های مونت-کارلوی کارآمد و غیرکارآمد از معیار شاخص NSE>۰.۷۵ در تحلیل هدفمند عدم قطعیت زبری بر مبنای کران های عدم قطعیت ۵ و ۹۵ درصد استفاده شد. در این حالت پهنای باند عدم قطعیت (d-factor ) هر شش پارامتر تراز سطح آب، عرض سطح آب، عدد فرود، سرعت جریان، تنش برشی و توان جریان، بعنوان متغیرهای پاسخ، کمتر از ۱ شد که نشان دهنده کارآمدی رویکرد به گزینی ضریب زبری است. نتایج تحلیل عدم قطعیت نشان داد عدم قطعیت های پنهان در نتایج مدل HEC-RAS بالا است و در صورت تحلیل احتمالاتی روی نتایج می توان در مطالعات بهسازی، لایروبی و احیای رودخانه هایی همچون کارون به نتایج اطمینان و اعتماد بالاتری بخشید و پهنه های سطوح سیل گیری احتمالاتی را استخراج نمود.

کلیدواژه ها:

تخمین پارامتر ، تحلیل هیدرولیکی ، عدم قطعیت ، شبیه سازی مونت کارلو ، مدل HEC-RAS