تحليل حساسيت پارامترهاي مدل دوبعدي انتقال آلودگي در آب‌هاي كم‌عمق به روش RSA

Sensitivity Analysis of Two-Dimensional Pollution Transport Model Parameters in Shallow Water Using RSA Method

فهم نحوه­ توزيع آلودگي در مكان و زمان، يك موضوع ضروري براي پيش‌بيني آسيب­هاي ناشي از آلودگي روي اكولوژي رودخانه‌ها و نواحي ساحلي و ايجاد راه‌حل‌هاي كارآمد جهت كنترل آلودگي و محافظت از محيط‌زيست است. در اين تحقيق از معادلات آب­هاي كم‌عمق جهت شبيه­سازي انتقال آلودگي به روش حجم محدود دوبعدي استفاده شده­است. در واسنجي مدل­هاي هيدروليكي و هيدرولوژيكي، اصلاح و تغيير مكرر مقدار پارامترها يك مسئله شناخته شده اسـت. بنـابراين اسـتفاده از روش­هايي براي تحليل حساسيت و كاهش تعداد پارامترها براي واسنجي مـدل ضـرورت دارد. در ايـن تحقيق از روش تحليـل حساسيت RSA كه در آن براي هر پارامتر نسبت حساسيت و تابع توزيع تجمعي براي مجموعه پارامترهاي خوب و بد مدل محاسبه مـي­شـود استفاده شد. براي اين كار، 5000 تكرار از دامنه عدم قطعيت پارامترهاي واسنجي مدل انتقال آلودگي در مسئله­اي استاندارد از آب­هاي كم­عمق با استفاده از الگوريتم عدم قطعيت GLUE صورت پذيرفت. با اعمال آستانه­ قابل‌پذيرش شاخص­ مجموع مربعات خطا بر روي كل شبيه­سازي­هاي حاصل، تعداد 1000 شبيه­سازي برتر به عنوان شبيه­سازي­هاي كارآمد منظور شده و مجموعه پارامترهاي مربوط به آن به عنوان مجموعه پارامترهاي خوب و باقي مجموعه پارامترها به عنوان مجموعه پارامترهاي بد قلمداد گرديد. به اين ترتيب شاخص حساسيت براي پارامترهاي ضريب مانينگ، شيب كف در جهت x و y محاسبه شد. مقايسه تحليـل حساسيت پارامترها بر اساس روش RSA و بر اساس ضريب تغييرات پارامترها نشان­دهنده كارآمدي مناسب روش RSA براي تحليل حساسيت پارامترهاي مدل مي­باشد.

Understanding of the fate of temporal and spatial distribution of pollutionis an essential subject for prediction of damages, caused by pollution, on the ecology of rivers and coastal areas. It is also necessary to provide efficient solutions for both pollution control and environmental protection. In this study, shallow water equations have been used to simulate pollution transport by 2-dimensional finite volume method. Calibration-modification and frequent changing of the amount of parameters is a known issue in hydraulic and hydrologic models. Therefore, it is necessary to utilize methods for sensitivity analysis and reduction of the parameters number to calibrate models. In this study, the RSA sensitivity analysis method was used for each parameter in which the ratio of sensitivity and cumulative distribution function for the sets of good and bad parameters are computed.. For this purpose, 5000 iterations from uncertainty domain of calibration parameters of pollution transport model in a Standard issue of shallow water were performed by using uncertainty algorithm GLUE. With enforcing the acceptable threshold values for the sumof square error index on the total simulation results, 1000 premier simulations were introduced as an efficient simulation. The corresponded set of parameters was considered as good set parameters and the others as bad set parameters. Thus, the sensitivity index was calculated for the Manning coefficient and the floor slope in the x and y directions. The comparison of sensitivity analysis of parameters based on the RSA methods and variation coefficient of parameters indicated that RSA is an efficient method for sensitivity analysis of model parameters.