تحلیل عدم قطعیت زبری در آب ‌گرفتگی رودخانه‌ها با کمک مدل HEC-RAS

Abstract

نقشه‌های سیلاب براساس رویکرد قطعی اگرچه به‌عنوان ابزاری مهم در به حداقل رساندن تلفات ناشی از سیلاب نقش دارند، اما عدم قطعیت قابل‌توجهی در محاسبه سطح آب‌گرفتگی وجود دارد. زبری به‌عنوان یک پارامتر کلیدی بر ارتفاع سطح آب محسوب می‌شود و ازآنجایی‌که به‌سادگی قابل اندازه‌گیری نیست و برمبنای روش‌های تجربی و آزمایشگاهی تخمین زده می‌شود، لزوماً درجه قابل‌توجهی از عدم قطعیت را به مدل وارد می‌کند. به‌ همین منظور در این مقاله چارچوب احتمالی برمبنای رویکرد شبیه‌سازی مونت‌کارلو برای تحلیل عدم قطعیت ضریب زبری به کمک مدل HEC-RAS استفاده شده است. در این چارچوب، ماژول محاسباتی در زبان ویژوال بیسک جهت ارتباط با HECRASController به‌منظور اجرای خودکار 84000 شبیه‌سازی مونت‌کارلو در بازه 5/7 کیلومتر از رودخانه کارده فراهم شد. در هر اجرا بر روی 84 مقطع عرضی به‌صورت مجزا تعداد 1000 شبیه‌سازی مونت‌کارلو براساس توزیع احتمال زبری مانینگ انجام شد و نتایج عدم قطعیت زبری بر ارتفاع سطح آب در سطح اطمینان %99، %95، %50، %5 و %1 ارائه شد. نتایج حاکی از تأثیر قابل‌توجه زبری بر باند عدم قطعیت ارتفاع سطح آب در سطح اطمینان %90 بوده به‌طوری‌که تغییرات ارتفاعی سطح آب در بسیاری مقاطع به بیشتر از 1 متر می‌رسد. با مقایسه مقاطع با باند عدم قطعیت حداقل و حداکثر مشاهده می‌شود مقاطعی که در آن‌ها شیب عرضی بیشتر بوده عدم قطعیت بیشتر و مقاطع V شکل با شیب عرضی کمتر از باند عدم قطعیت کمتری برخوردارند. علاوه‌براین، نتایج تحلیل حساسیت جهت انتخاب تعداد شبیه‌سازی‌ بهینه نشان می‌دهد پهنای باند عدم قطعیت برای تعداد شبیه‌سازی‌های بیشتر از 1000 اجرا تحت تأثیر قرار نمی‌گیرد. نتایج ارائه شده براساس رویکرد احتمالی و با افزایش قابلیت اعتماد و بهبود عملکرد مدل مبتنی بر عدم قطعیت زبری در رودخانه کارده می‌تواند در طراحی سطوح آبگیر مورد استفاده قرار گیرد.