بخشی از مقاله
خلاصه
عملکرد فنی یا هیدرولیکی هر شبکه آبیاری با توانایی آن در تحویل آب مورد تقاضا در زمان و مکان مناسب سنجیده میشود. بر این اساس، در ارزیابی عملکرد هیدرولیکی سامانههای آبیاری، شاخصهای کفایت و راندمان، جهت بررسی میزان انطباق آب تحویلی با نیاز آبیاری محصولات و شاخصهای عدالت و اعتمادپذیری، برای تحلیل یکنواختی توزیع مکانی و زمانی آب زراعی تعریف شدهاند.
اما به جهت محدودیتهای ترکیب و طبقه بندی شاخصها در روشهای کلاسیک با تعیین مرزهای قطعی، قضاوت نهایی درباره عملکرد کلی مدیریت تحویل و توزیع آب در کانالهای آبیاری، بهویژه در کانالهای کوچک هدایت و توزیع آب با محدودیتهای اساسی مواجه است. لذا با توجه به قابلیتهای استنتاج فازی و کاربردهای آن در انواع مسایل مهندسی و تصمیمگیری در شرایط عدم اطمینان، در این پژوهش سعی شده است امکان استفاده از این الگو در ارزیابی شاخصهای عملکرد سیستم تحویل آب، ترکیب نتایج آنها جهت تعریف شاخص نهایی عملکرد هیدرولیکی و طبقهبندی عملکرد بر مبنای آن مورد بررسی قرار گیرد.
مقدمه
آب مهمترین نهاده زراعی است و لذا تعیین روشهای بهرهبرداری بهینه شبکههای آبیاری بعنوان سیستم انتقال و توزیع آب، نقشی بهسزا در ارتقای بهرهوری تولید انواع محصولات کشاورزی دارند. لازمه بهرهبرداری صحیح از شبکههای آبیاری، استقرار یک مدیریت کارآمد تحویل آب جهت است و برای تحلیل میزان کارآمدی و شناسایی نقاط ضعف و قوت ارزیابی عملکرد بهرهبرداری شبکههای آبیاری، ارزیابی عملکرد فنی سیستم یک ضرورت اساسی محسوب میشود. عملکرد فنی یا هیدرولیکی هر شبکه آبیاری با توانایی آن در تحویل آب مورد تقاضا در زمان و مکان مناسب سنجیده میشود. هرچه میزان آب تحویل داده شده به بخشهای مختلف شبکه به میزان نیاز واقعی آن بخشها نزدیکتر و تطابق بیشتری با یکدیگر داشته باشد، تلفات آب کمتر و استفاده از واحد حجم آب، مطلوبتر خواهد شد.
براساس تعریف جامع ابرنتی[1]، میزان انطباق آب تحویلی با نیاز آبیاری محصولات و یکنواختی توزیع مکانی و زمانی آب زراعی را میتوان به ترتیب در قالب شاخصهای کفایت1، راندمان 2، عدالت3 و اعتمادپذیری 4 تحویل بیان نمود. برای تعریف کمی شاخصهای مذکور، از سالهای آغازین گسترش ادبیات ارزیابی عملکرد در نظام توزیع و تحویل آب تا به امروز، روابط آماری متعددی ارائه شده که از آن جمله میتوان به فرمولهای پیشنهادی؛ لواین [2]، لنتون [3]، مولدن و گیتس [ 4] و شارما و همکاران [5] برای تعریف شاخصهای کفایت و راندمان لنتون [3]، کلمنس و ددریک [6]، پالمر و همکاران [7]، زیکلر و همکاران [8]، ولر و همکاران [9]، مولدن و گیتس [4] و رنو و ویمایر[10] برای تعریف شاخصهای عدالت و پایداری اشاره نمود.
مولدن و گیتس [4]، برای ارزیابی کمی مدیریتی و سازهای سامانه تحویل آب آبیاری یک سیستم، شاخصهای کفایت و راندمان را بر اساس نسبت جریان آب تحویلی به مقدار مورد نیاز، و شاخصهای اعتمادپذیری و عدالت توزیع آب را بهترتیب بر اساس انحراف از معیار توزیع زمانی و مکانی این نسبت تعریف نمودند.
این شاخصهای ارزیابی، از زمان ارائه تاکنون مورد استقبال گسترده پژوهشگران عرصه ارزیابی عملکرد کانالهای اصلی و فرعی شبکه های آبیاری قرار گرفته است و در برخی از این پژوهشهای انجام شده برمبنای این شاخصها، سیستم تحویل آب در؛ کانالهای درجه سه طرح شالیزاری آفیس دونیگر در کشور [11]، کانالهای درجه سه پایاب سد ووشانتو تایوان [12]، کانالهای خاکی طرح آبیاری واتاری کشور نیجریه[13]، انهار طرح گیمجایی در حاشیه رودخانه دونگجین کره جنوبی [14]، کانال اصلی واحد عمرانی شماره یک شبکه آبیاری تجن [15]، کانال - MC - شبکه آبیاری البرز [16]، شبکه آبیاری زرینه رود [17] و نهر ادامه سمت چپ شبکه آبیاری درودزن [18] مورد ارزیابی قرار گرفته است.
اما یکی از محدودیتهای اساسی نتایج پژوهشهای انجام شده این است که برای ارزیابی و قضاوت نهایی درباره عملکرد کلی مدیریت تحویل و توزیع آب در کانالهای آبیاری باید بتوان نتایج محاسبه شاخص های کفایت، راندمان، عدالت و اعتمادپذیری را به روش مناسبی ترکیب نمود . محسنی موحد و همکاران [19] عملکرد سیستم کانالهای آبیاری در تحویل آب را براساس ترکیبی خطی موزون از شاخصهای مولدن و گیتس [4] تعریف نمودند. الگوی ترکیب شاخصها در این رابطه، روشهای کلاسیک این است یعنی با اندازهگیری مقدار قطعی پارامترها و مقایسه شاخصها نسبت به استانداردهایی که براساس قضاوت کارشناسی تعیین شده، عملکرد سیستم ارزیابی میشود. دو مساله بسیار مهمی که روش های موجود ارزیابی عملکرد شبکههای آبیاری و شاخصهای آنها با آن مواجه می باشند؛ عبارتند از:
الف - برای تجزیه و تحلیل و استنتاج نتایج ارزیابی، ابتدا شاخص های ارزیابی باید طبقهبندی شوند. طبقهبندی شاخصها در روش کلاسیک براساس طبقه بندی با تعیین مرزهای قطعی صورت میگیرد. این امر باعث میشود با کوچکترین تغییر در مقدار شاخص، وضعیت آن شاخص از یک طبقه به طبقه دیگر جابجا شود.
ب - برای تجزیه و تحلیل عملکرد، علاوه بر شاخص های ورودی، باید شاخص خروجی که بیان کننده عملکرد شبکه است؛ طبقهبندی شود. اگر طبقهبندی شاخص خروجی نیز با تعیین مرزهای قطعی صورت گیرد، عملکرد سیستم به ویژه در سیستمهای کوچک مقیاس نظیر کانالهای شبکه فرعی با کوچکترین تغییر، بصورت جهشی از یک طبقه به طبقه دیگرتغییر میکند کهاصولاً قابل قبول و توجیه نیست. لذا با توجه به اثر طیفی و دامنهدار شاخصها، تشریح مرز آنها بهصورت قطعی، به خوبی نمی تواند منعکس کننده اثر آنها بر شاخص کلی عملکرد باشد.لذا باید به دنبال روشی بود که؛
- امکان رتبه بندی و مقایسه سطوح عملکرد را بر اساس شاخص های چند بعدی ارزیابی که بعضا با هم رقابت هم دارند - نظیر کفایت و راندمان - فراهم سازد.
- شاخص های عملکرد کیفی و توصیفی را به راحتی بتوان با اختصاص مقادیر کمی در بازه 0]،[1 جایگزین و تجزیه و تحلیل نمود
با توجه به قابلیت های منطق فازی1 که اولین بار توسط عسگرزاده [21] ارائه شده و کاربردهای آن در انواع مسایل مهندسی و تصمیم گیری در شرایط عدم اطمینان،در این پژوهش سعی شده است امکان استفاده از این منطق در ارزیابی شاخصهای عملکرد سیستم تحویل آب و ترکیب نتایج آنها جهت تعریف شاخص نهایی عملکرد هیدرولیکی سیستم مورد بررسی قرار گیرد و مشخص نمود آیا منطق فازی میتواند، بخشی از محدودیتهای روشهای ارزیابی کمی کلاسیک را به خصوص برای طبقهبندی شاخصهای ارزیابی هیدرولیکی مدیریت تحویل آب و نیاز به تعریف عملکرد نهایی از ترکیب طیفی و غیر قطعی آنها، مرتفع نماید.
مواد و روشها
الف - شاخصهای ارزیابی
شاخصهای کمی، بدون بعد و دارای مقادیر ایدهآل عملکرد که توسط مولدن و گیتس [4] برای ارزیابی سیستم تحویل آب ارائه شدهاند، عبارتند از:
کفایت تحویل: معیاری است که نشان میدهد تا چه اندازه، میزان آب تحویل داده شده تکافوی تقاضای آب آبیاری را نموده است.
راندمان تحویل: معیاری برای ارزیابی میزان حفظ منابع آبی است و نشان میدهد که تحویل آب مازاد بر تقاضا وجود دارد یا خیر.
اعتمادپذیری تحویل: شاخص ارزیابی حفظ یکنواختی نسبت مقدار آب تحویلی به مقدار آب مورد تقاضا در طول
