كاليبراسيون اتوماتيك مدل دو بعدي CE-QUAL-W2 در مدلسازي

Automatic Thermal Calibration of Two Dimensional CE-QUAL-W2 Model in Karkheh Reservoir Applying Particle Swarm Optimization Algorithm

چكيده در اين مطالعه از الگوريتم بهينه‌سازي ذرات تجمعي براي كاليبراسيون اتوماتيك پارامترهاي موثر در شبيه‎سازي دما در مدل CE-QAUL-W2 استفاده شد. الگوريتم PSO به‌عنوان يك بهينه‌ساز تابع هدف فرايند اتوماتيك كاليبراسيون دما را بهينه مي‌كند. تابع هدف در اين مطالعه مجموع قدرمطلق خطا بين داده‌هاي شبيه‌سازي شده توسط مدل شبيه‌ساز و داده‌هاي اندازه‎گيري شده از مخزن سد كرخه در نقاط كنترل و در طي روزهاي پايش بود. با تحليل حساسيت پارامترهاي موثر در كاليبراسيون دما در اين مطالعه، ضريب پوشش ابر، ضريب محو شدن نور در آب، ضريب جذب نور در سطح آب و ضرايب تجربي تابع سرعت باد AFW، BFW و CFW به‌عنوان پارامترهاي موثر در كاليبراسيون دما مطرح هستند. در ادامه با استفاده از داده‎هاي مشاهداتي فرضي، كارايي مدل كاليبراسيون اتوماتيك PSO-CE-QUAL-W2 مورد بررسي قرار گرفت و درستي عملكرد آن تاييد شد. سپس مدل اتوماتيك كاليبراسيون دما به‌منظور كاليبراسيون دما در طي 90 روز در مخزن كرخه با داده‎هاي ميداني به‌كار گرفته شد. نتايج نشان دهنده همگرايي بسيار مناسب داده‎هاي مشاهداتي و ميداني در طول دوره شبيه‎سازي بود.

Abstract In this study, Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm has been used to calibrate CE-QUAL-W2 model as a water quality simulation model. PSO algorithm as an optimization technique is applied to optimize the objective function of automatic thermal calibration process. Sum of the absolute difference between simulated results and field data in monitoring stations in Karkheh Reservoir has been considered as an objective function. With sensitivity analyzing, the most significant parameters have the most influence on the temperature profile in Karkheh Reservoir have been identified. These parameters were wind sheltering coefficient (WSC), extinction coefficient for pure water (EXH2O), solar radiation absorbed in surface layer (BETA), and empirical coefficients of wind speed function (AFW, BFW, and BFW). The efficiency of the automatic calibration model (PSO-CE_QUAL_W2) has been evaluated with the hypothetical data in Karkheh reservoir. Then the evaluated model has been applied in vertical temperature calibration in Karkheh Reservoir during 90 days. The vertical temperature profiles of the model results agree closely with the set of field data.