کالیبراسیون و صحت‌سنجی مدل‌های کیفی رودخانه با استفاده از الگوریتم ژنتیک، مطالعه‌ی موردی: رودخانه‌ی زاینده‌رود

Abstract

کاربرد مدل‌های کیفی رودخانه‌ها به‌طور روزافزونی گسترش‌یافته و کالیبراسیون و صحت‌سنجی این مدل‌ها اهمیتی خاص برای پیش‌بینی وضعیت آتی رودخانه و نحوه‌ی مدیریت صحیح بر آن‌ها دارد. در این نوشتار یک الگوریتم ژنتیک برای تعیین مقادیر بهینه‌ی ضرایب واکنش پارامترهای کیفی B‌O‌D و D‌O در رودخانه‌ی زاینده‌رود با استفاده از مدل شبیه‌سازی K۲ Q‌U‌A‌L‌ارائه شده است. تابع هدف کمینه‌سازی مجموع مربعات تفاوت بین داده‌های مشاهده‌شده با مقادیر شبیه‌سازی‌شده برای تعیین ثابت‌های مصنوعی واکنش‌های بیوشیمیایی )$k_1$(، هوادهی )$k_2$( وکاهش براثر ته‌نشینی )$k_3$( است. قیدهای مربوط به فضای جستجوی هر ثابت اعمال‌شده و مدل بهینه‌سازی به‌صورت درون‌گذار به‌دلیل دردسترس‌بودن مدل شبیه‌ساز K۲Q‌U‌A‌L در صفحات گسترده اجرا شد. ثابت مصنوعی بیوشیمیایی )$k_1$( در طول بازه‌های مختلف رودخانه‌ی زاینده‌رود از ۰٫۰۲ تا )d‌a‌y$^{-1}$( ۳٫۲۷، ثابت هوادهی )$k_2$( از ۰٫۰۸۲ تا )d‌a‌y$^{-1}$( ۲۲٫۱۳ و ثابت کاهش در اثر ته‌نشینی )$k_3$( از ۰٫۰۶ تا )d‌a‌y$^{-1}$(۴٫۲۷ تغییر می‌کند. مرحله‌ی صحت‌سنجی نیز نشان‌گر دقت قابل‌قبول در کاربرد مقادیر ثابت‌های کالیبره‌شده در مدل کیفی رودخانه‌ی زاینده‌رود است.