پژوهش‌های حفاظت آب و خاک (Jan 2016)
تحلیل عدم قطعیت پارامتری مدل MODFLOW توسط روش GLUE (مطالعه موردی: دشت بیرجند)
Abstract
سابقه و هدف: مدل‌سازی آب‌های زیرزمینی اغلب با عدم قطعیت‌های بوجود آمده به دلیل آگاهی ناقص از سیستم زیرسطحی یا عدم قطعیت‌های نشأت گرفته از تغییرپذیری‌های طبیعی در فرآیندهای سیستم مدل و شرایط میدانی، همراه است. بررسی عدم قطعیت در مدل‌سازی آب‌های زیرزمینی توسط محققین در سه منبع اصلی آن، یعنی عدم قطعیت پارامتری، عدم قطعیت مدل مفهومی و عدم قطعیت داده‌های مشاهده‌ای صورت پذیرفته است. تا کنون پژوهش‌های کمی در زمینه بررسی عدم قطعیت در مدل جریان آب‌های زیرزمینی در کشور انجام گرفته و مطالعات در این زمینه مختص به روش‌های آماری بوده است. با توجه به اهمیت منابع آبی در کشور و ضرورت بررسی عدم قطعیت به منظور دستیابی به نتایج قابل اعتماد در مدل‌سازی، در این تحقیق عدم قطعیت پارامترها در مدل جریان آب‌های زیرزمینی با استفاده از یک روش شبیه‌سازی مبتنی بر مونت کارلو، در منطقه‌ای خشک بررسی گردید.مواد و روش‌ها: ابتدا مدل مفهومی سیستم آب‌های زیرزمینی دشت بیرجند واقع در خراسان جنوبی، با استفاده از اطلاعات و داده-هایی مانند توپوگرافی، داده‌های چاه‌های مشاهده‌ای و بهره‌برداری، تغذیه، ضرایب هیدرودینامیکی آبخوان، ارتفاع سنگ کف تهیه گردید. سپس مدلMODFLOW کدنویسی شده درMatlab برای شبیه‌سازی جریان آب‌های زیرزمینی دشت، اجرا گردید. پس از واسنجی اولیه مدل در حالت ماندگار، به منظور بررسی عدم قطعیت پارامترهای مدل در حالت غیر ماندگار، دو سناریو تعریف گردید. تحلیل عدم قطعیت در سناریو اول، با در نظرگرفتن هدایت هیدرولیکی به عنوان یکی از مهمترین منابع اصلی عدم قطعیت صورت پذیرفت. بدین منظور با توجه به نتایج واسنجی اولیه این پارامتر، سطح آبخوان به 17 ناحیه همگن مطالعاتی تقسیم گردید و عدم قطعیت پارامتر هدایت هیدرولیکی در مدل MODFLOW توسط روش GLUE ارزیابی شد. در سناریو دوم با در نظرگرفتن جبهه-های ورودی به آبخوان، تأثیر پارامتر تغذیه به عنوان پارامتر دوم بر عدم قطعیت پارامتر هدایت‌هیدرولیکی و عدم قطعیت کل مدل، توسط روش GLUE برآورد گردید. یافته‌ها: نمودارهای پسین پارامترهای هدایت‌هیدرولیکی در 17 منطقه همگن مطالعاتی آبخوان و تغذیه در 9 جبهه ورودی به آبخوان دشت و همچنین محدوده اطمینان 95 درصد عمق سطح ایستابی شبیه‌سازی شده به عنوان خروجی‌های اصلی این تحقیق بدست آمد. معیارهای ارزیابی برای کمی‌سازی میزان کارایی عدم قطعیت محاسبه گردید و با انجام تحلیل حساسیت جامع مدل، مناطق حساس آبخوان به تغییر پارامترهای هدایت‌هیدرولیکی و تغذیه تعیین گردید. نتیجه‌گیری: قرارگرفتن حدود 86 درصد مشاهدات در محدوده‌های اطمینان 95 درصد، مؤکد کارایی مؤثر روش GLUE و همچنین تابع درست‌نمایی استفاده شده، میانگین مجذور مربعات خطای وزن‌دهی شده، در برآورد عدم قطعیت پارامتری در مدل شبیه‌سازی سطح آب زیرزمینی می‌باشد.
