افزایش دقت شبیه‌سازی کیفیت آب توسط پژوهشگران دانشگاه تهران
پژوهشگران دانشگاه تهران موفق به افزایش دقت شبیه‌سازی کیفیت آب در مخازن عمیق و لایه‌بندی‌شده شدند. این دستاورد می‌تواند به بهبود مدیریت منابع آبی کمک کند و اطلاعات دقیق‌تری درباره وضعیت آب ارائه...
به گزارش پایگاه خبری پژوهندگان عصر، محققان در زمینه مهندسی و مدیریت منابع آب دانشگاه تهران با ارائه یک رویکرد نوین مبتنی بر داده‌گواری (Data Assimilation) و به‌روزرسانی پویای پارامترهای مدل، توانسته‌اند دقت شبیه‌سازی کیفیت آب در یک مخزن عمیق و لایه‌بندی‌شده را به طور قابل‌توجهی افزایش دهند.
رضا کراچیان، استاد دانشکده مهندسی عمران دانشگاه تهران، در توضیح این تحقیق بیان کرد: «مدل‌های پیچیده شبیه‌سازی کیفیت آب، به‌ویژه در مخازن عمیق و لایه‌بندی‌شده، با چالش‌هایی نظیر عدم‌قطعیت پارامترها، دشواری در واسنجی و تغییرپذیری فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی در طول زمان مواجه‌اند. استفاده از پارامترهای ثابت در این شرایط می‌تواند توانایی مدل را در بازنمایی دقیق رفتار واقعی مخزن کاهش دهد.»
وی ادامه داد: «در این پژوهش، با استفاده از رویکرد داده‌گواری و فیلتر کالمن گروهی (Ensemble Kalman Filter)، یک چهارچوب خودکار و تطبیقی برای واسنجی پویای پارامترهای مدل شبیه‌سازی کیفیت آب مخزن ارائه شد. این روش با بهره‌گیری از داده‌های مشاهده‌ای مبتنی بر سنجش از دور، امکان به‌روزرسانی پارامترهای مدل در طول زمان را فراهم می‌کند و به مدل اجازه می‌دهد خود را با تغییرات شرایط محیطی و فرآیندهای حاکم بر مخزن تطبیق دهد.»
دکتر کراچیان افزود: «این رویکرد در مخزن سد وادی ضیقه در عمان ارزیابی شد و عملکرد آن در شبیه‌سازی دو متغیر کلیدی، یعنی دما و اکسیژن محلول، مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که پارامترسازی وابسته به زمان، در مقایسه با استفاده از پارامترهای ثابت، عملکرد مدل را به‌طور محسوسی بهبود می‌دهد؛ به‌گونه‌ای که خطای ریشه میانگین مربعات شبیه‌سازی نیمرخ اکسیژن محلول ۴۳ درصد و نیمرخ دما ۱۶.۸ درصد کاهش یافت.»
این تحقیق توسط دکتر رضا کراچیان، دکتر محمدرضا نیکو، دکتر صادق وندا و فرناز سادات شاهی از پژوهشگران حوزه مهندسی منابع آب انجام شده و بخشی از نتایج آن در مجله معتبر بین‌المللی Water Research با ضریب تأثیر ۱۲.۸ منتشر شده است. پژوهشگران اظهار داشتند که به‌روزرسانی پویای پارامترهای مدل علاوه بر افزایش توانایی آن در سازگاری با تغییرات شرایط مخزن، می‌تواند تا حدی اثر فرآیندهای مفقود، ساده‌سازی‌شده یا به‌طور ناکافی بازنمایی‌شده در ساختار مدل را جبران کند. بنابراین، استفاده از پارامترهای پویا و قابل‌تطبیق می‌تواند به افزایش قابلیت اعتماد شبیه‌سازی‌های کیفیت آب و پشتیبانی از مدیریت و بهره‌برداری هوشمندانه‌تر از مخازن سدها در شرایط محیطی و اقلیمی در حال تغییر کمک کند.
عنوان این مقاله که در مجله Water Research منتشر شده است. برای دسترسی به این مقاله اینجا کلیک کنید.