مدل حل اختلاف چندهدفه‌ی بهره‌برداری تلفیقی از منابع آب سطحی و زیرزمینی برمبنای رویکرد برنامه‌ریزی آرمانی

الموضوعات :

ناصر طالب بیدختی ¹ (استاد دانشگاه شیراز)
محمد صادق خورشیدی علی‌کردی ² (دانش‌آموخته کارشناسی ارشد سازه‌های هیدرولیکی، بخش مهندسی عمران، دانشگاه شیراز)
معصومه حقیقت ³ (دستیار پژوهشی، بخش مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه شیراز.)
محمدرضا نیکو ⁴ (دانشیار، بخش مهندسی عمران و محیط‌زیست، دانشکده‌ مهندسی، دانشگاه شیراز.)

تاريخ الإرسال : 17 الإثنين , ربيع الثاني, 1440 تاريخ التأكيد : 01 الأحد , جمادى الثانية, 1441 تاريخ الإصدار : 26 الخميس , جمادى الثانية, 1441

الکلمات المفتاحية: سیاست‌ها و قوانین بهره‌برداری تلفیقی, مدل شبیه‌سازی MODFLOW, مدل بهینه‌سازی چندهدفه NSGA-II, مدل چانه‌زنی بازگشتی, مدل امتیازدهی بردا,

ملخص المقالة :

در این مقاله، دو متدولوژی بهینه‌سازی بهره‌برداری تلفیقی از منابع آب سطحی و زیرزمینی تدوین شده است. متدولوژی پیشنهادی اول، شامل مدلی بهم‌پیوسته است که قادر است سیاست‌های مدیریت عرضه و تقاضای آب را به صورت توامان در نظر گرفته و تحلیل نماید. در این مدل، تصمیم‌های بهینه برای بهره‌برداری توامان از سیستم مخزن-رودخانه-آبخوان در سطح حوضه آبریز برای شرایط توسعه سیستم تأمین آب و افزایش تقاضاها تعیین شده است. همچنین، سناریوهای مختلف تغییر اقلیم را به منظور ارزیابی سیستم در شرایط مختلف در نظر گرفته است. در این مدل، با استفاده از مدل بهینه‌سازی چند هدفه NSGA-II، تخصیص آب سطحی و زیرزمینی با رویکرد برنامه‌ریزی آرمانی چندهدفه و برای دوره 10 ساله در شرایط اقلیمی مختلف، تعیین گردیده است. برای تحلیل مدل بهینه‌سازی، شاخص‌های عملکردی برای سیستم‌ در ساختار بهره‌برداری تلفیقی به منظور ارزیابی و رتبه‌بندی رویکردهای بهره‌برداری تعیین گردیده است. در انتها، با استفاده از روش امتیازدهی بردا، مناسب-ترین جواب بر روی منحنی تعامل به دست آمده بین هدف‌های مختلف، انتخاب می‌گردد. در مدل دوم، علاوه بر تصمیم‌های بهینه برای بهره‌برداری توامان از سیستم مخزن-رودخانه-آبخوان در سطح حوضه آبریز برای شرایط توسعه سیستم تأمین آب و افزایش تقاضاها، در قالب قواعد بهره‌برداری و منحنی‌های فرمان در بازه زمانی ماهانه تا هفتگی ارائه شده است. در انتها، با استفاده از مدل چانه‌زنی بازگشتی، مناسب‌ترین جواب از روی منحنی تعامل به‌دست آمده بین توابع هدف ذی‌نفعان مختلف تعیین شده است.

المصادر:

1)       گزارش وضعیت حقابه‌بری، (1391). شرکت سهامی آب منطقه‌ای استان فارس.

2)       طاهری تیزرو، ع و کمالی، م (1395)، " مدلسازی آبخوان دشت تویسرکانبا مدل MODFLOW و ارزیابی وضعیت هیدروژئولوژیکی تحت شرایط موجود و آینده ". مجله منابع آب مرودشت. سال نهم.

3)       مجرد، م (1391). "بررسی ناحیه حفاظت از سر چاه برای یک مجموعه چاه از آبخوان دشت بیضا و زرقان" پایان­نامه کارشناسی ارشد، دانشگاه شیراز.

4)       مهندسین مشاور آب­نیرو، (1390)، بازنگری گزارش برنامه ریزی منابع آب و عملکرد سد رودبال براساس احجام آب تخصیص یافته در بخشهای مختلف مصرف. وزارت نیرو.

5)       Bazargan-Lari, M.R., Kerachian R., and Mansoori A., 2009. A conflict-resolution model for The conjunctive use of surface and groundwater resources that considers water-quality issues: A case study. Environmental Management, 43: 470–482.

6)       Deb, K., Agrawal, S., Pratap, A. and Meyarivan, T., 2002. A fast elitist non-dominated sorting genetic algorithm for multi-objective optimization: NSGA-II. KANGAL Rep. No. 200001, Indian Institute of Technology, Kanpur, India.

7)       Elhassan A.M., Goto A. and Mizutani M., 2003. Effect of conjunctive use of water for paddy field irrigation on groundwater budget in an alluvial fan. International Commission of Agricultural Engineering, the CIGR journal of scientific research and development, 5.

8)       Gao S,  Zhu, Y and  Yan ,K 2018. Simulation and prediction of groundwater pollution based on modflow model in a certain landfill. Earth and Environmental Science 189(2).

9)       Karamouz M., Kerachian R. and Zahraie B., 2004. Monthly water resources and irrigation planning: A case study of conjunctive use of surface and groundwater resources. ASCE, Journal of Irrigation and Drainage, 130(5): 391-402.

10)   Karamouz M., Tabari M.M. and Kerachian R., 2007. Application of artificial neural networks and generic algorithms in conjunctive use of surface and groundwater resources. Water International, IWRA 32(1): 163-176.

11)   Karimi A. and Ardakanian R., 2011. Development of a long-term water allocation model for agriculture and industry demands. Water Resources Management, Springer 24: 1717-1746.

12)   Maddock T., 1974. The operation of a stream-aquifer system under stochastic demands. Journal of Water Resources Research 10(1): 1-10.

13)   McKee, T. B., N. J. Doesken, and J. Kleist, 1993. The relationship of drought frequency and duration of time scales. Eighth conference on applied climatology. American Meteorological Society, Jan17-23, 1993, Anaheim CA, 179-186

14)   Rafipour-Langeroudi M. Kerachian M., Bazargan-Lari M.R., 2014. Developing operating rules for conjunctive use of surface and groundwater considering the water quality issues. Journal of Civil Engineering, 18(2): 454-461.

15)   15) Romero C, 2001. Extended lexicographic goal programming: a unifying approach. Omega (29): 63–71.

16)   Saadatpour M., Afshar A., Edinger JE., 2017. Meta-model assisted 2D hydrodynamic and thermal simulation model (CE-QUAL-W2) in deriving optimal reservoir operational strategy in selective withdrawal scheme. Water Resource Management 31(9): 2729–2744.

17)   Safavi, H.R., Darzi, F. and Marino, M.A., 2010. Simulation-optimization modeling of conjunctive use of surface water and groundwater. Water Resource Management 24: 1968-1988.

18)   Sheikhmohammady M. and Madani K., 2008. Bargaining over the Caspian sea-the largest lake on the earth, world environmental and water resources congress. ASCE, Honolulu, HI.

19)   Shukla, S. and Wood, A.W., 2008. Use of a standardized runoff index for characterizing hydrologic drought. Geophysical Research Letters 35(2).

20)   Singh D.K., 2002. Conjunctive use of surface and groundwater. Water technology center, Indian agricultural research institute, New Dehli-110012.