ارزیابی عدم‌قطعیت پارامترهای هیدرولیکی مدل هایدروس با استفاده از روش DREAM

Abstract

دقت و کارایی مدل‌های تحلیلی و عددی در توصیف جریان آب در خاک، در محیط‌های غیراشباع متاثر از عدم‌قطعیت داده‌های ورودی، ساختار مدل و پارامترهای هیدرولیکی مورد نیاز مدل است. الگوریتم DREAM یکی از روش‌های تطبیقی روش نمونه‌برداری زنجیره مارکف است که به دلیل جستجو در فضای وسیع و حل مدل‌های پیچیده با تعداد زیاد متغیر، به عنوان یک روش موثر در کاربرد مدل‌های آب – خاک شناخته شده است.هدف اصلی این مقاله، مطالعه نقش روش مدیریتی و شرایط محیطی حاکم در میزان عدم‌قطعیت پارامترهای هیدرولیکی و ساختار مدل در برآورد جریان آب در خاک تحت روش آبیاری سنترپیوت در یک مزرعه چهارساله یونجه است. از این‌رو، مدل HYDRUS به الگوریتم DREAM لینک‌شد تا میزان عدم‌قطعیت ساختار مدل و پارامترهای هیدرولیکی برپایه داده‌های رطوبتی اندازه‌گیری‌شده با TDR بررسی گردد. ارزیابی توزیع پسین پارامترها در امتداد یک پروفیل غیرهمگن خاک، نشان‌دهنده عدم قطعیت بالای پارامتر هدایت هیدرولیکی اشباع خاک نسبت به پارامترهای α ، θ_s و n بود. روند تغییرات مقدارشاخص‌هایp-factor و d-factor برای لایه سطحی 6/83 و 13/0 و برای لایه زیرین 10 و 14/0به‌ترتیب بیانگر افزایش عدم‌قطعیت پارامترها و ساختار مدل HYDRUS در برآورد جریان آب در خاک تحت روش آبیاری سنترپیوت در امتداد پروفیل خاک است. همچنین مقدار دو شاخص S و T برای لایه سطحی برابر با 3/0 و 76/0 و در لایه زیرین به ترتیب برابر با 88/0 و 4/1 حاصل شد که نشان‌دهنده کاهش عملکرد مدل که متاثر از عدم‌قطعیت ساختار مدل در برآورد رطوبت خاک تحت شرایط حاکم است. بنابراین می‌توان بیان نمود که نتایج حاصل از چهار شاخص ارزیابی نشان‌دهنده اثر عدم‌قطعیت پارامترهای هیدرولیکی خاک و ساختار مدل در برآرود رطوبت خاک که متاثر از روش آبیاری، شرایط محیطی و مفاهیم ریاضی فیزیکی به‌کار رفته در مدل HYDRUS است. همچنین بیانگر اثر عدم‌قطعیت پ در کاهش کارایی مدل HYDRUS در امتداد پروفیل خاک است. بنابراین می‌توان ذکر نمود که الگوریتم DREAM برپایه زنجیره مارکف، یک روش کارآمد در مطالعه میزان تاثیرگذاری روش‌های مدیریتی و شرایط مختلف آزمایشگاهی در ارزیابی عدم‌قطعیت داده‌های ورودی مدل، پارامترهای هیدرولیکی خاک، ساختار مدل و میزان تاثیرگذاری آن‌ها در عملکرد مدل‌های هیدرولیکی است.