توصيفگر ها :
برآورد تبخير , تحليل عدم قطعيت , ميانگين گيري بيزي , نمونه گيري مونت كارلو , سياست بهره برداري استاندارد , سد زاينده رود
چكيده فارسي :
تبخير از اصليترين فرآيندها در چرخه آبي طبيعت و از مهم ترين عوامل در مطالعات كشاورزي، هيدرولوژي، هواشناسي، بهرهبرداري از مخازن، طراحي سيستمهاي آبياري و زهكشي و زمانبندي آبياري ميباشد. مديريت و بهرهبرداري از ذخاير سدها به ويژه در مناطق خشك و نيمه خشك نياز به برآوردهاي مطمئنتري از تبخير دارد. اين وضعيت در شرايطي مانند سد زايندهرود كه منبع استراتژيك تأمين بخش وسيعي از آب شرب شهر اصفهان نيز ميباشد، اهميتي دو چندان مييابد. در اين راستا، اين تحقيق به بررسي عدم قطعيت مدلهاي برآورد تبخير از درياچه سد زايندهرود با استفاده از رويكرد بيزي ميپردازد. بدين منظور از مدل هاي جنسن- هيز، استيفن -استوارت، مككينك، هارگريوز و دورنباس-پروت از گروه تابش-دما و مدلهاي بلاني-كريدل و هامون از گروه دما-طول روز، جهت تخمين تبخير ماهانه از درياچه سد زايندهرود طي دوره 18 ساله (2019-2002) استفاده شده است. جهت افزايش دقت نتايج و كاهش عدم قطعيت مدلهاي برآورد تبخير، نتايج شبيهسازي روشها با استفاده از تكنيك ميانگينگيري بيزي(BMA) تركيب شده و به منظور شناسايي مدلهاي مناسب جهت برآورد تبخير ماهانه، نتايج تمامي مدلها با روش تشت تبخير كلاس A مقايسه شدند. برطبق نتايج به دست آمده، از بين مدلهاي استفاده شده، روش BMA دقت شبيهسازي را به طور قابل ملاحظهاي افزايش داده و نتايجي نزديك به دادههاي تشت تبخير ارائه دادهاست. پس از آن، مدل هامون مقادير قابل قبولي را به دنبال داشته و به لحاظ دقت برآورد در اولويت دوم قرار گرفته است. در مرحله بعد باند عدم قطعيت 90 درصد براي نتايج حاصل از روش BMA و همچنين ساير مدلها با استفاده از روش نمونه گيري مونت كارلو تعيين گرديد. بر اساس نتايج به دست آمده مشخص شد كه به استثناي مدل هامون، عدم قطعيت ناشي از مدلهاي برآورد تبخير نسبتاً بالا بوده و درصد كمي از دادههاي مشاهداتي (به خصوص در ماههاي گرم) در بازه عدم قطعيت 90% مدلها قرار گرفتهاند و اين در حالي است كه روش BMA اكثر دادههاي مشاهداتي را در محدوده عدم قطعيت خود جاي داده و عدم قطعيت برآورد تبخير را به ميزان قابل توجهيكاهش داده است. از اين رو از مدل هامون و روش BMA جهت برآورد تبخير در گام هاي زماني ماهانه براي برآورد ذخيره مخزن، مقادير كمبودها و رهاسازي آب از مخزن با سياست بهرهبرداري استاندارد(SOP) طي دوره 2002 تا 2019 استفاده شد. سپس با استفاده از شاخصهاي ارزيابي عملكرد مخزن مانند شاخص هاي قابليت اطمينان ، برگشت پذيري، آسيب پذيري و جذر ميانگين مربعات خطا(RMSE) عملكرد مدلها ارزيابي شدند. نتايج بررسي شاخص هاي قابليت اطمينان، برگشت پذيري و آسيب پذيري نشان ميدهد كه روش BMA عملكرد نزديكتري به روش تشت تبخير دارد. همچنين اين روش با ميزان خطا 71/24 ميليون مترمكعب عملكرد قابل قبولتري را نسبت به مدل هامون با مقدار خطا 33/35 ميليون مترمكعب در برآورد ميزان ذخيره مخزن سد زاينده رود در طي دوره مطالعه داشتهاست.
چكيده انگليسي :
Evaporation is one of the main processes in the hydrological cycle and one of the most important factors in agriculture, hydrology, aerology, reservoir operation, designing of irrigation systems and irrigation scheduling. Management and operation of reservoirs, especially in arid and semi-arid regions, require accurate evaporation estimates. As Zayandeh-Rud reservoir is a strategic source of supply Isfahan drinking water, precise estimation of evaporation is required for managing. In this regard, this study has investigated uncertainty analysis of estimation models from the Zayandeh-Rud reservoir using Bayesian approach. For this aim, Jensen-Haise, Stephen-Stewart, Makkink, Hargreaves and Doorenbos-pruitt models from the radiation-temperature group and Blany-Criddle and Hamon models from the temperature-day length group have been used to predict monthly evaporation of Zayandeh-Rud reservoir during the 18-year period (2002-2019). To improve the accuracy of the results and reduce the uncertainty of evaporation estimation models, Bayesian Model Averaging (BMA) was applied to merge simulation results of evaporation estimation models. Then to identify suitable models for estimating monthly evaporation, the results of all methods were compared with Class A pan evaporation. According to our finding, among the used models, The BMA has significantly increased the simulation accuracy and exhibited results approximately close to the evaporation pan data. Sequentially, the Hamon model by presenting the meaningful values is in the second priority in terms of estimated accuracy. In the next step, 90% confidence intervals were derived for results of BMA methods as well as other models using Monte Carlo sampling. Based on the result, has been discovered except for Hamon model, the uncertainty of estimation evaporation methods is relatively high and the smaller percentage of observed data (especially in the hot months) fall into the 90% uncertainty bounds of models, while the BMA method covers more observed point and significantly reduce the uncertainty evaporation estimation. Therefore, BMA and Hamon methods were used to estimate evaporation at monthly time step to simulate reservoir storage, water shortage, and release with standard operation policy (SOP) during the period 2002-2019. To evaluate the methods performance, efficiency criteria of the reservoir in terms of reliability, resiliency, vulnerability and root mean square error (RMSE) were used. The results of reliability, resiliency, and vulnerability show that the BMA method is closer to pan evaporation method. Also, this method with RMSE equal to 24.71 million cubic meters has exhibited more acceptable performance than the Hamon model with RMSE equal to 35.33 million cubic meters in the estimation of reservoir storage of Zayandeh-Rud dam during the study period.