تجزيه و تحليل عدم قطعيت وحساسيت روابط برآورد عامل هاي هيدروليكيجريان درمحيط سنگريزه

Uncertainty and Sensitivity Analysis of Empirical Equations for Flow Through Rockfill

استفاده از روابط تجربي- نيمه‌تجربي در تحليل جريان در محيط‌هاي متخلخل درشت‌دانه امري متداول است. در اين پژوهش، به‌منظور شناسايي دقيق‌تر عملكرد روابط تجربي حاكم بر جريان در محيط سنگريزه و تعيين ميزان اهميت هر يك از پارامترهاي موجود در روابط بر عملكرد آن‌ها، سه ‌روش‌ مختلف تجزيه و تحليل عدم‌قطعيت ‌و حساسيت بر روابط آدل، مك‌كوركودل و همكاران، استيفنسن و ويلكينز، كه از اعتبار بيشتري برخوردارند، اعمال مي‌شوند. در اين راستا، در آزمايشگاه يك توده سنگريزه‌اي با اندازه ميانگين حسابي 37 ميلي‌متر ساخته شد و 15 نمونه تصادفي از اين توده برداشت گرديد و مشخصات فيزيكي مرتبط با هريك از روابط هيدروليكي يادشده اندازه‌گيري و يا تخمين‌زده شد. نتايج‌ اعمال روش‌هاي تجزيه و تحليل عدم‌قطعيت بر روابط ياد شده با استفاده از اطلاعات آزمايشگاهي نشان داد، كه از ميان روش‌ها، روش شبيه‌سازي مونت‌كارلو با نمونه‌گيري مربع لاتين نسبت به ديگر روش‌ها محافظه‌كارانه‌تر است. همچنين‌، نتايج ‌نشان داد كه در محاسبه گراديان هيدروليكي رابطه مك‌كوركودل و همكاران مي‌تواند بيشترين مقدار عدم قطعيت را داشته باشد، در حالي كه رابطه استيفنسن از كم‌ترين ميزان عدم‌قطعيت برخوردار است. آناليزحساسيت معلوم كرد كه ‌در رابطه ‌استيفنسن پارامترهاي اندازه ميانگين هارمونيك مصالح‌ محيط و تخلخل به ترتيب از اهميت بيشتري برخوردارند.

In this research, three different uncertainty and sensitivity analysis methods, i.e. “First Order Variance Estimation Method”, “Harr’s point Estimate Method” and “Monte Carlo Simulation with Latin Hypercubic Sampling” are applied to four different empirical equations for flow through rockfill. These equations are: 1- McCorquodale et al. equation, 2- Stephenson equation, 3- Adel equation and 4- Wilkins equation. To conduct this study, in laboratory, a rockfill with an arithmetic mean size of about 37 mm was constructed and 15 random samples were drawn from the material. Then, physical characteristics of the samples, related to different empirical equations, were measured or estimated. The results of applying different uncertainty analysis methods showed that “Monte Carlo Simulation with Latin Hypercubic Sampling” is more conservative compared to the other methods. It was also found that for computation of hydraulic gradient, McCorquodale et al. equation showed the highest level of uncertainty, while Stephenson equation had the lowest uncertainty level. Also, sensitivity analysis of Stephenson equation showed that harmonic mean size and porosity were two significant parameters, respectively.