ارزیابی عدم‌قطعیت پارامترهای هیدرولیکی مدل HYDRUS با استفاده از روش DREAM

Abstract

دقت و کارایی مدل‌های تحلیلی و عددی در توصیف جریان آب در خاک، در محیط‌های غیراشباع متأثر از عدم‌قطعیت داده‌های ورودی، ساختار مدل و پارامترهای هیدرولیکی مورد نیاز مدل است. الگوریتم DREAM یکی از روش‌های تطبیقی نمونه‌برداری زنجیرة مارکف است که به‌دلیل جستجو در فضای وسیع و حل مدل‌های پیچیده با تعداد زیاد متغیر، به‌عنوان یک روش مؤثر در کاربرد مدل‌های آب-خاک شناخته شده است. هدف اصلی این پژوهش، مطالعة 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 ارتباط داده شد تا میزان عدم‌قطعیت ساختار مدل و پارامترهای هیدرولیکی بر پایه داده‌های رطوبتی اندازه‌گیری‌شده با TDR بررسی شود. ارزیابی توزیع پسین پارامترها در امتداد یک پروفیل غیرهمگن خاک، نشان‌دهنده عدم‌قطعیت بالای پارامتر هدایت هیدرولیکی اشباع خاک نسبت به پارامترهای α، و n بود. روند تغییرات مقدار شاخص‌هایp-factor و d-factor برای لایه سطحی 6/83 و 13/0 و برای لایة زیرین 10 و 0.14 به‌ترتیب 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 0.3 و 0.76 و در لایه زیرین به‌ترتیب برابر با 0.88 و 1.4 حاصل شد که نشان‌دهنده کاهش عملکرد مدل که متأثر 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 برآورد رطوبت خاک که متأثر از روش آبیاری، شرایط محیطی و مفاهیم ریاضی فیزیکی به‌کار رفته در مدل HYDRUS است. هم‌چنین بیان‌گر اثر عدم‌قطعیت در کاهش کارایی مدل HYDRUS در امتداد پروفیل خاک است. بنابراین، می‌توان ذکر نمود که الگوریتم DREAM بر پایه زنجیره مارکف، یک روش کارآمد در مطالعه میزان تأثیرگذاری روش‌های مدیریتی و شرایط مختلف آزمایشگاهی در ارزیابی عدم‌قطعیت داده‌های ورودی مدل، پارامترهای هیدرولیکی خاک، ساختار مدل و میزان تأثیرگذاری آن‌ها در عملکرد مدل‌های هیدرولیکی است