تحلیل عدم قطعیت پارامتری مدل MODFLOW توسط روش GLUE (مطالعه موردی: دشت بیرجند)

سابقه و هدف: مدل سازی آب های زیرزمینی اغلب با عدم قطعیت های بوجود آمده به دلیل آگاهی ناقص از سیستم زیرسطحی یا عدم قطعیت های نشات گرفته از تغییرپذیری های طبیعی در فرآیندهای سیستم مدل و شرایط میدانی، همراه است. بررسی عدم قطعیت در مدل سازی آب های زیرزمینی توسط محققین در سه منبع اصلی آن، یعنی عدم قطعیت پارامتری، عدم قطعیت مدل مفهومی و عدم قطعیت داده های مشاهده ای صورت پذیرفته است. تا کنون پژوهش های کمی در زمینه بررسی عدم قطعیت در مدل جریان آب های زیرزمینی در کشور انجام گرفته و مطالعات در این زمینه مختص به روش های آماری بوده است. با توجه به اهمیت منابع آبی در کشور و ضرورت بررسی عدم قطعیت به منظور دستیابی به نتایج قابل اعتماد در مدل سازی، در این تحقیق عدم قطعیت پارامترها در مدل جریان آب های زیرزمینی با استفاده از یک روش شبیه سازی مبتنی بر مونت کارلو، در منطقه ای خشک بررسی گردید.مواد و روش ها: ابتدا مدل مفهومی سیستم آب های زیرزمینی دشت بیرجند واقع در خراسان جنوبی، با استفاده از اطلاعات و داده-هایی مانند توپوگرافی، داده های چاه های مشاهده ای و بهره برداری، تغذیه، ضرایب هیدرودینامیکی آبخوان، ارتفاع سنگ کف تهیه گردید. سپس مدلMODFLOW کدنویسی شده درMatlab برای شبیه سازی جریان آب های 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، تاثیر پارامتر تغذیه به عنوان پارامتر دوم بر عدم قطعیت پارامتر هدایت هیدرولیکی و عدم قطعیت کل مدل، توسط روش GLUE برآورد گردید. یافته ها: نمودارهای پسین پارامترهای هدایت هیدرولیکی در 17 منطقه همگن مطالعاتی آبخوان و تغذیه در 9 جبهه ورودی به آبخوان دشت و همچنین محدوده اطمینان 95 درصد عمق سطح ایستابی شبیه سازی شده به عنوان خروجی های اصلی این تحقیق بدست آمد. معیارهای ارزیابی برای کمی سازی میزان کارایی عدم قطعیت محاسبه گردید و با انجام تحلیل حساسیت جامع مدل، مناطق حساس آبخوان به تغییر پارامترهای هدایت هیدرولیکی و تغذیه تعیین گردید. نتیجه گیری: قرارگرفتن حدود 86 درصد مشاهدات در محدوده های اطمینان 95 درصد، موکد کارایی موثر روش GLUE و همچنین تابع درست نمایی استفاده شده، میانگین مجذور مربعات خطای وزن دهی شده، در برآورد عدم قطعیت پارامتری در مدل شبیه سازی سطح آب زیرزمینی می باشد.

Keywords:

عدم قطعیت , جریان آب های زیرزمینی , دشت بیرجند , مدل MODFLOW , GLUE