تحلیل عدم قطعیت زبری در آب گرفتگی رودخانه ها با کمک مدل HEC-RAS

نقشه های سیلاب براساس رویکرد قطعی اگرچه به عنوان ابزاری مهم در به حداقل رساندن تلفات ناشی از سیلاب نقش دارند، اما عدم قطعیت قابل توجهی در محاسبه سطح آب گرفتگی وجود دارد. زبری به عنوان یک پارامتر کلیدی بر ارتفاع سطح آب محسوب می شود و ازآنجایی که به سادگی قابل اندازه گیری نیست و برمبنای روش های تجربی و آزمایشگاهی تخمین زده می شود، لزوما درجه قابل توجهی از عدم قطعیت را به مدل وارد می کند. به همین منظور در این مقاله چارچوب احتمالی برمبنای رویکرد شبیه سازی مونت کارلو برای تحلیل عدم قطعیت ضریب زبری به کمک مدل HEC-RAS استفاده شده است. در این چارچوب، ماژول محاسباتی در زبان ویژوال بیسک جهت ارتباط با HECRASController به منظور اجرای خودکار ۸۴۰۰۰ شبیه سازی مونت کارلو در بازه ۵/۷ کیلومتر از رودخانه کارده فراهم شد. در هر اجرا بر روی ۸۴ مقطع عرضی به صورت مجزا تعداد ۱۰۰۰ شبیه سازی مونت کارلو براساس توزیع احتمال زبری مانینگ انجام شد و نتایج عدم قطعیت زبری بر ارتفاع سطح آب در سطح اطمینان %۹۹، %۹۵، %۵۰، %۵ و %۱ ارائه شد. نتایج حاکی از تاثیر قابل توجه زبری بر باند عدم قطعیت ارتفاع سطح آب در سطح اطمینان %۹۰ بوده به طوری که تغییرات ارتفاعی سطح آب در بسیاری مقاطع به بیشتر از ۱ متر می رسد. با مقایسه مقاطع با باند عدم قطعیت حداقل و حداکثر مشاهده می شود مقاطعی که در آن ها شیب عرضی بیشتر بوده عدم قطعیت بیشتر و مقاطع V شکل با شیب عرضی کمتر از باند عدم قطعیت کمتری برخوردارند. علاوه براین، نتایج تحلیل حساسیت جهت انتخاب تعداد شبیه سازی بهینه نشان می دهد پهنای باند عدم قطعیت برای تعداد شبیه سازی های بیشتر از ۱۰۰۰ اجرا تحت تاثیر قرار نمی گیرد. نتایج ارائه شده براساس رویکرد احتمالی و با افزایش قابلیت اعتماد و بهبود عملکرد مدل مبتنی بر عدم قطعیت زبری در رودخانه کارده می تواند در طراحی سطوح آبگیر مورد استفاده قرار گیرد.

کلیدواژه ها:

Sensitivity analysis ، Monte-Carlo simulation ، Manning roughness coefficient ، Uncertainty ، HEC-RAS. ، تحلیل حساسیت ، شبیه سازی مونت کارلو ، ضریب زبری مانینگ ، عدم قطعیت ، مدل HEC-RAS