تدقیق مدلسازی هیدرودینامیک جریان خلیج فارس با استفاده از واسنجی خودکار

تعریف مدلسازی از جهاتی مشابه با تعریف هنر از دیدگاه پابلو پیکاسو است. یک اثر هنری انعکاس دهنده ی «بخشی از حقیقت» است و نه تمام آن. یک مدل عددی هیچ وقت نمی تواند حقیقت محض باشد، اما می بایست به اندازه ی کافی دربرگیرنده ی حقیقت مفاهیم طبیعی باشد. پس انتظاری که از یک مدل عددی می رود، پیش بینی تمام عیار حرکت آب نیست، بلکه بهترین و نزدیکترین نتیجه به واقعیت است. در مدل شبیه ساز عوامل زیادی سبب ورود عدم قطعیت به مدل می شوند. بهینه نبودن مقادیر پارامترها، قطعی نبودن شرایط مرزی، فرضیات ساده کننده برای حل معادلات حاکم بر مدل، نحوه ی گسسته ساختن شبکه ی مدلسازی و ... عواملی هستند که نتایج مدل را از شرایط واقعی دور می سازد. رویکرد این رساله در کاهش این عدم قطعیت ها و نزدیک تر ساختن هرچه بیشتر نتایج مدل به داده های مشاهداتی است که سبب می شود توانایی مدل در نمایش فرایندهای طبیعی افزایش یابد. روش های مختلف بهینه سازی برای بهینه کردن عملکرد مدل و کاهش عدم قطعیت ها به کار گرفته می شوند. یکی از این روش ها واسنجی خودکار است. واسنجی خودکار از اوایل سال 1970 بر روی مدل های بارش-رواناب برای شبیه سازی حوضه ی رودخانه اعمال گردیده است. به دلیل زمان بر بودن فرایند واسنجی خودکار، غالبا کاربری این روش محدود به مدل هایی شده است که واسنجی دستی آن ها امکان پذیر نباشد؛ مدل هایی نظیر مدل های هیدرولوژیکی رودخانه ها و آب های زیرزمینی که پارامترهای زیادی در کارکرد صحیح مدل تاثیرگذار هستند. در مدل های هیدرودینامیکی که برای شبیه سازی محیط های دریایی به کار می روند، تاکنون واسنجی مدل از طریق سعی و خطا و به صورت دستی با مقایسه ی چشمی نتایج مدل و داده های مشاهداتی انجام گرفته است. یکی از دلایل استفاده از روش های دستی، محدود بودن پارامترهای موثر بر مدل نسبت به مدل های هیدرولوژیکی ارزیابی می شود. موثرترین پارامترها در مدل های هیدرودینامیکی که برای شبیه سازی جریان در محیط های دریایی به کار می روند، عبارتند از زبری بستر دریا و نیز لزجت آشفتگی . هم چنین در این بین عدم قطعیت هایی نظیر شرایط مرزی در مرز باز و عمق آب حضور دارند که نمی توان از تاثیر آن ها چشم پوشی کرد. عدم قطعیت مرز باز به دلیل قطعی نبودن داده هایی است که به عنوان ورودی در این مرز اعمال می گردند و عدم قطعیت هیدروگرافی بستر دریا ناشی از خطاهای اندازه گیری عمق آب می باشد. علاوه بر موارد گفته شده، مواردی نظیر ابعاد مش و بازه های زمانی که کنترل کننده ی پایداری مدل نیز هستند، بر دقت مدل تاثیر دارند که می بایست مدل نهایی به گونه ای تنطیم شود که نتیجه ی آن وابسته به این دو عامل نباشد. در پژوهش پیش رو از میان عوامل فوق تنها به نامشخص بودن میزان ضریب زبری پرداخته و با توجه به تنوع تغییرات عمق و نیز توزیع رسوبات در خلیج فارس، زبری متغیری در این محدوده لحاظ می گردد. سپس آنالیز حساسیتی برای تعیین حساس ترین پارامترها انجام شده و نهایتا برای تدقیق بیشتر مدل، مقادیر زبری این پارامترها، توسط واسنجی خودکار تعیین می شود؛ به این دلیل که واسنجی همزمان آن ها به صورت دستی امکان پذیر نخواهد بود. نهایتا مزایا و معایب استفاده از واسنجی با توجه به نتایج به دست آمده بررسی می گردد.