آنالیز حساسیت پارامترهای تاثیرگذار بر نتایج رواناب شهری در مدل SWMM (مطالعه موردی : حوضه آبریز شمال شهر تهران)

Abstract

آگاهی از میزان حساسیت نتایج خروجی مدل­­های شبیه­سازی، نسبت به پارامتر­های ورودی، برای توسعه و بکارگیری این مدل­ها بسیار مهم می­­­باشد و منجر به درک بهتر و تخمین مناسب پارامتر­های ورودی و کاهش عدم قطعیت­­­ها در شبیه­سازی ها می­شود. این پژوهش با هدف بررسی حساسیت نتایج خروجی مدل بارش- رواناب SWMM نسبت به هشت پارامتر­ ورودی انجام شده است. براساس آنالیز حساسیت انجام شده روی پارامتر­های ورودی، مشخص گردید به ترتیب درصد اراضی نفوذناپذیرImp%، ضریب زبری مناطق نفوذ­ناپذیر­Nimp ، عرض معادل W و شیب S0 زیرحوضه­ها بر نتایج خروجی، بیشترین تاثیر را داشته و کم اثرترین پارامتر­های ورودی، عمق ذخیره نگهداشت مناطق نفوذپذیر Dp­ و ضریب زبری مانینگ Np این مناطق می­باشد. همچنین مشخص گردید تاثیر افزایش چهار پارامتر ورودی، درصد اراضی نفوذناپذیرImp% ، عرض معادلW ، شیب زیرحوضه­ها S0 و شماره منحنی CN بر نتایج خروجی، روندی افزایشی دارد و عکس العمل نتایج خروجی نسبت به افزایش سایر پارامترها همچون ضریب زبری مانینگ Nimpو عمق ذخیره نگهداشت مناطق نفوذ­ناپذیر Dimp کاهشی می­­باشد. از طرفی با محاسبه اندیس حساسیت (I)، مشخص گردید، حساسیت دبی بیشینه سیلاب، حجم رواناب و عمق رواناب برای درصد اراضی نفوذناپذیر Imp% ، عرض معادل W زیرحوضه­ها و شماره منحنی CN تلفات نفوذ درحوضه­های کوهستانی نسبت به حوضه­های شهری منطقه مورد مطالعه بیشتر می­باشد که دلیل آن را می­توان درصد مساحت بیشتر حوضه­­های کوهستانی (84 درصد) نسبت به حوضه­های شهری (16 درصد) در این منطقه دانست. از طرفی دیگر نتایج نشان داد با افزایش 10 درصدی مناطق نفوذناپذیر­Imp% ، 5 درصد دبی بیشینه رواناب، 79/7 درصد حجم رواناب و 5 درصد عمق رواناب، افزایش می­یابد همچنین با کاهش 10 درصدی ضریب زبری مناطق نفوذ­ناپذیرNimp ، 4 درصد دبی بیشینه رواناب، 7/1 درصد حجم رواناب و 3 درصد عمق رواناب در نقطه خروجی حوضه آبریز، افزایش می­­یابد. با مشخص شدن میزان حساسیت پارامتر­های ورودی، مدل SWMM با کمک داده­های واقعی، ایستگاه هواشناسی شمال تهران و ایستگاه هیدرومتری مقصودبیک، با سه رویداد بارندگی مورد واسنجی و با دو رویداد دیگر مورد صحت سنجی قرار گرفت. در مقایسه نتایج دبی­های مشاهداتی و محاسباتی، هیدروگراف خروجی از حوضه آبریز زرگنده، میزان RMSE برای وقایع اول تا پنجم به ترتیب 05/0، 22/0، 39/0، 37/0 و 16/0 و ضریب NSC برابر با 91/0، 94/0، 93/0، 9/0 و 94/0 بدست آمد همچنین میزان درصد خطای نسبی % REبرای اکثر رویداد­ها کمتر از درصد و میزان درصد خطای نسبی مطلق % ARE کمتر از 20 درصد می­باشد که همه این موارد، نشانگر کالیبراسیون مناسب مدل است. براساس نتایج این تحقیق مشخص شد که گسترش روز افزون مساحت شهرها و افزایش سطوح نفوذناپذیر و کاهش ضریب زبری این اراضی، عامل افزایش بیشینه سیلاب و حجم رواناب­های شهری می­باشد که عدم کنترل و مدیریت آن می­تواند خطرات جانی و مالی را برای ساکنین این مناطق به همراه آورد. نتایج این تحقیق می­­تواند برای مدل­سازی­­های آتی در منطقه شمال شهر تهران و سایر مناطقی که از نظر خصوصیات هیدرولیکی و فیزیوگرافی، مشابه این حوضه آبریز می­­باشند، مفید واقع گردد.