بررسی دینامیک جریان غیرماندگار در رودخانه‌ها تحت تأثیر عدم‌قطعیت مقاطع عرضی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری سازه‌های آبی، دانشکدة کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس

2 دانشیار، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس

3 استاد، دانشکدة کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس

10.22059/jwim.2026.405429.1273

چکیده

رودخانه‌ها به‌عنوان یک حلقه اساسی در چرخه هیدرولوژیکی عمل می‌کنند و جریان آن‌ها همواره پایدار و مداوم است. مدل‌سازی جریان‌های رودخانه‌ای به دلیل وجود عدم‌قطعیت‌های ذاتی در داده‌های ورودی و پارامترهای هندسی، به چالشی پیچیده در تحلیل حساسیت و ارزیابی منابع خطا تبدیل شده است. یکی از مهم‌ترین منابع عدم‌قطعیت، خطاهای اندازه‌گیری و تعریف مقاطع عرضی رودخانه است که می‌تواند اثر مستقیمی بر نتایج مدل‌های هیدرودینامیکی داشته باشد. در این مطالعه، به منظور بررسی نحوه انتشار عدم‌قطعیت در شبیه‌سازی جریان هیدرولیکی، از چارچوب شبیه‌سازی مونت‌کارلو استفاده شد. عدم‌قطعیت‌ها در سه مثال کاربردی شامل دو رودخانه‌ی واقعی و یک رودخانه فرضی تحلیل شدند. سناریوهای شبیه‌سازی بر اساس توابع توزیع احتمال نرمال و یکنواخت با خطاهای تصادفی ۱۰درصد و ۲۰ درصد و همچنین خطاهای سیستماتیک صفر و ± سه درصد در داده‌های مقاطع تعریف شدند. نتایج نشان دادند که خطاهای تصادفی با توزیع یکنواخت بیشترین پراکندگی را در نتایج جریان ایجاد می‌کنند و افزایش دامنه خطا در داده‌های هندسی مستقیماً منجر به افزایش واریانس خروجی‌های مدل می‌شود. در مقابل، تأثیر خطاهای سیستماتیک بر خروجی‌ها نسبت به خطاهای تصادفی کمتر است، که نشان‌دهنده‌ی حساسیت بالای مدل به تغییرات تصادفی داده‌های هندسی می‌باشد. یافته‌های این پژوهش می‌تواند در ارتقاء دقت مدل‌های هیدرودینامیک و تفسیر نتایج آن‌ها مورد استفاده قرار گیرد. همچنین این نتایج برای مدیریت منابع آب، طراحی سازه‌های هیدرولیکی و اتخاذ تصمیم‌های مبتنی بر ریسک در حوزه مهندسی رودخانه کاربرد عملی خواهد داشت.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Investigation of Unsteady Flow Dynamics in Rivers under the Influence of Cross-Sectional Uncertainty

نویسندگان [English]

  • razieh Valizadeh 1
  • Mahdi Mazaheri 2
  • Jamal Mohammad Vali Samani 3
1 Ph.D Student of Water Engineering and Management of Tarbiat Modares University, Tehran, Iran.
2 Associate Prof, Faculty of Agriculture, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran.
3 Professor, Faculty of Agriculture, Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
چکیده [English]

رودخانه‌ها به‌عنوان یک حلقه اساسی در چرخه هیدرولوژیکی عمل می‌کنند و جریان آن‌ها همواره پایدار و مداوم است. مدل‌سازی جریان‌های رودخانه‌ای به دلیل وجود عدم‌قطعیت‌های ذاتی در داده‌های ورودی و پارامترهای هندسی، به چالشی پیچیده در تحلیل حساسیت و ارزیابی منابع خطا تبدیل شده است. یکی از مهم‌ترین منابع عدم‌قطعیت، خطاهای اندازه‌گیری و تعریف مقاطع عرضی رودخانه است که می‌تواند اثر مستقیمی بر نتایج مدل‌های هیدرودینامیکی داشته باشد. در این مطالعه، به منظور بررسی نحوه انتشار عدم‌قطعیت در شبیه‌سازی جریان هیدرولیکی، از چارچوب شبیه‌سازی مونت‌کارلو استفاده شد. عدم‌قطعیت‌ها در سه مثال کاربردی شامل دو رودخانه‌ی واقعی و یک رودخانه فرضی تحلیل شدند. سناریوهای شبیه‌سازی بر اساس توابع توزیع احتمال نرمال و یکنواخت با خطاهای تصادفی ۱۰درصد و ۲۰ درصد و همچنین خطاهای سیستماتیک صفر و ± سه درصد در داده‌های مقاطع تعریف شدند. نتایج نشان دادند که خطاهای تصادفی با توزیع یکنواخت بیشترین پراکندگی را در نتایج جریان ایجاد می‌کنند و افزایش دامنه خطا در داده‌های هندسی مستقیماً منجر به افزایش واریانس خروجی‌های مدل می‌شود. در مقابل، تأثیر خطاهای سیستماتیک بر خروجی‌ها نسبت به خطاهای تصادفی کمتر است، که نشان‌دهنده‌ی حساسیت بالای مدل به تغییرات تصادفی داده‌های هندسی می‌باشد. یافته‌های این پژوهش می‌تواند در ارتقاء دقت مدل‌های هیدرودینامیک و تفسیر نتایج آن‌ها مورد استفاده قرار گیرد. همچنین این نتایج برای مدیریت منابع آب، طراحی سازه‌های هیدرولیکی و اتخاذ تصمیم‌های مبتنی بر ریسک در حوزه مهندسی رودخانه کاربرد عملی خواهد داشت.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Normal distribution
  • Uniform distribution
  • River cross-sections
  • Monte Carlo