استفاده از الگوريتم SUFI-2 در واسنجي اتوماتيك و تعيين عدم قطعيت مدل دوبعدي CE-QUAL-W2 در شبيه‌سازي دماي مخزن

Using SUFI-2 Algorithm in Automatic Thermal Calibration and Uncertainty Analysis of Two-Dimensional CE-QUAL-W2 Model

هدف اين مطالعه، واسنجي اتوماتيك مدل كيفيت آب در شبيه‌سازي دماي مخزن مي‌باشد. در اين مطالعه، از مدل CE-QUAL-W2 جهت شبيه­ سازي دماي آب مخزن سد علويان واقع در استان آذربايجان­ شرقي استفاده شد. تحليل عدم قطعيت در بعضي مدلها مانند CE-QUAL-W2 به دليل پيچيدگي و هزينه محاسباتي بالا بسيار مشكل بوده و بسيار نادر است. در اين تحقيق، جهت واسنجي و تحليل عدم قطعيت مدل CE-QUAL-W2 از نسخه دوم الگوريتم برازش متوالي عدم قطعيت يا همان SUFI-2 استفاده گرديد. نتايج حاصل با استفاده از معيار ميانگين خطاي مطلق به ­عنوان تابع هدف و دو فاكتور اندازه‌گيري عدم قطعيت و مورد ارزيابي قرار گرفتند. واسنجي مدل در دوره آبان­ ماه سال 1386 تا شهريور سال 1387 و اعتبارسنجي آن در طي مهرماه سال 1387 تا شهريور ماه سال 1388 انجام گرفت. ميانگين خطاي مطلق دما در دوره واسنجي و تاييد مدل به ترتيب 1/27 و 1/76 درجه سانتي­گراد شبيه‌سازي گرديد. مقدار فاكتور عدم قطعيت در دوره واسنجي و تاييد مدل به ترتيب 0/53 و 0/4 بدست آمد. نتايج نشان دهنده همگرايي مناسب داده‌هاي مشاهداتي و اندازه‌گيري شده در طول دوره شبيه‌سازي بود.

The purpose of this study is automatic calibration of water quality model to simulate water temperature. In this study, CE-QUAL-W2 was applied to simulate water temperature in the Alavian dam reservoir located in East-Azarbayjan province. Uncertainty analysis in some models such as CE-QUAL-W2 is difficult and very rare, because of their complexity and high computational cost among other models. Sequential Uncertainty Fitting (SUFI-2) was used to calibrate and analyze the uncertainty of CE-QUAL-W2 model. The performance of SUFI-2 was evaluated using the Absolute Mean Error (AME) as an objective function. Uncertainty statistics used were the and . Model calibration was accomplished during November 2007 to September 2008 and later validated during the period from August 2008 to September 2009. After simulating the water level, the temperature was simulated with an Absolute Mean Error 1.27 and 1.76 ºC during the calibration and validation periods, respectively. The have been calculated as 0.53 and 0.4 during the calibration and validation periods, respectively. The results showed vertical temperature profiles of the calibrated model agree closely with the measured data.