کالیبراسیون خودکار مدل شبیه‌سازی آب‌های زیرزمینی (MODFLOW) با الگوریتم غیرقطعی SUFI-II

نویسندگان

1 دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

2 دانشکده عمران، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران.

3 دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

doi
10.22060/ceej.2019.16990.6426
چکیده

شبیه‌سازی ریاضی سیستم منابع آب زیرزمینی یکی از ابزار‌های ضروری در مدیریت این منابع ارزشمند به‌حساب می‌آید و کالیبراسیون این مدل‌های شبیه‌ساز یکی از مراحل وقت‌گیر و پیچیده در این فرآیند است. کالیبراسیون خودکار که در سال‌های اخیر توسط محققان با الگوریتم‌های مختلفی توسعه داده شده‌است، یکی از روش‌های مؤثر در غلبه بر این مشکلات محاسباتی است. از طرف دیگر، کمبود داده‌های صحرایی از لحاظ زمانی و مکانی و پیچیدگی‌های هیدرولوژیکی و هیدروژئولوژیکی، عدم قطعیت‌های زیادی را به نتایج کالیبراسیون وارد می‌کند. الگوریتم SUFI-II یک روش کالیبراسیون خودکار مبتنی بر عدم قطعیت است که توانایی کالیبراسیون و تحلیل عدم قطعیت مدل‌های شبیه‌سازی عددی را دارد. در این مقاله، برای اولین بار، از این الگوریتم برای کالیبراسیون و تحلیل عدم قطعیت پارامترهای هیدرودینامیکی (هدایت هیدرولیکی و آبدهی ویژه) مدل MODFLOW استفاده شده‌است. نتایج اجرای مدل برای آب‌های زیرزمینی دشت اردبیل (شمال غربی ایران)، نشان دهنده قرار گرفتن به‌طور متوسط 62 درصد مقادیر مشاهداتی سطح ایستایی در محدوده بازه اطمینان 95 درصد است. درنهایت، با رویکرد پیشنهادی، مناسب‌ترین مقدار برای بازه پارامتر‌های هدایت هیدرولیکی و آبدهی ویژه تعیین شده‌است. همچنین کالیبراسیون مدل شبیه‌سازی آب زیرزمینی با استفاده از PEST نیز صورت گرفته است. مطابق نتایج، مقدار مجذور میانگین مربعات خطا (RMSE) در این حالت (3/37 =RMSE) بیشتر از مقدار به دست آمده از روش SUFI-II ( RMSE=1/86) است که نشان‌دهنده‌ی عملکرد بهتر الگوریتم SUFI-II نسبت به مدل PEST است.