تجزیه و تحلیل عدم قطعیت پروفیل سطح آب در کانال ها و محیط های متخلخل با رویکرد احتمالاتی فازی

عدم قطعیت موجود در تجزیه و تحلیل مسایل مهندسی، یکی از موضوعاتی است که نمی توان از آن صرفنظر کرد. عدم قطعیت اساساً به دلیل درک ناقص از پدیده ها و عوامل موثر بر شکل گیری آن ها ایجاد می شود. در این تحقیق، به تجزیه و تحلیل عدم قطعیت ناشی از عدم قطعیت در پارامترهای ورودی در سه موضوع هیدرولیکی پرداخته شده است که عبارتند از: محاسبه پروفیل سطح آب در کانال ها، بررسی معادلات جریان در محیط متخلخل درشت دانه و محاسبه پروفیل سطح آب در محیط-های سنگریزه ای. در تجزیه و تحلیل عدم قطعیت محاسبات پروفیل سطح آب در کانال ها ، از سه روش تخمین نقطه ای، حساب فازی و احتمالاتی فازی استفاده شده است. نتایج این بخش نشان می دهند که روش حساب فازی نسبت به روش آماری تخمین نقطه ای از حجم محاسباتی کمتری برخوردار است و ساده تر نیز می باشد درحالیکه عدم قطعیت خروجی حاصل از دو روش تقریباً یکسان می باشند. از روش احتمالاتی فازی هنگامیکه اطلاعات کم می باشد، استفاده می شود که نتایج موید این است که عدم-قطعیت خروجی حاصل از این روش از روش های آماری و حساب فازی بیشتر می باشد. در بررسی معادلات جریان در محیط متخلخل درشت دانه، از روش تخمین مرتبه اول برای تجزیه و تحلیل عدم-قطعیت معادلات stephenson، wilkins و adel و همچنین، از روش ترکیبی که یک روش احتمالاتی فازی می باشد، برای معادلات stephenson و wilkins استفاده شده است. نتایج نشان می دهند که عدم قطعیت معادلات stephenson و wilkins در روش ترکیبی، که ماهیت واقعی پارامترها را بهتر شناسایی می کند، بیشتر از روش آماری تخمین مرتبه اول می باشد. از مقایسه ی نتایج سه معادله مذکور نیز مشخص می شود که معادله adel کمترین عدم قطعیت را دارا می باشد. برای تجزیه و تحلیل عدم قطعیت محاسبات پروفیل سطح آب در محیط های سنگریزه ای، از دو روش ترکیبی و تخمین مرتبه اول برای دو معادله stephenson و wilkins استفاده شده و نتایج با نتایج موجود از یک مدل آزمایشگاهی، مقایسه شده اند. نتایج موید این است که برآورد میانگین معادله stephenson مطابقت بیشتری با نتایج آزمایشگاهی دارد. همچنین، نتایج دو موضوع جریان در محیط های سنگریزه ای نشان می دهند که ضریب تغییرات مقادیر پارامترهای فازی تخمین زده شده در معادلات stephenson و wilkins، تأثیر به سزایی در عدم قطعیت خروجی دارند. این دو پارامتر فازی (در معادله stephenson) و (در معادله wilkins) بوده که به ترتیب ضریب اصطکاک در جریان آشفته و راندمان نسبی سطح ذرات می باشند و براساس شکل و زبری ذرات تخمین زده می شوند. اگر چه این دو پارامتر ماهیت مشابهی دارند، اما برآورد مستقل آنها و نیز نحوه حضور این پارامترها در ساختار ریاضی معادلات می تواند دامنه عدم قطعیت هر یک از دو معادله stephenson و wilkins را تحت تاثیر قرار دهد. اگر در تخمین آن ها تناسب بین این دو پارامتر در نظر گرفته شود، می توان انتظار داشت که معادله stephenson عدم قطعیت کمتری را نشان دهد.