بخشی از مقاله
چکیده
افزایش تقاضاي آب و ارتقاء سطح زندگی، همراه با گسترش آلودگی منابع آب در اثر توسعه فعالیتهاي کشاورزي، شهري و صنعتی موجب ایجاد وضعیت نامساعد براي منابع آب در بسیاري از مناطق جهان شده است. افزایش قابل توجه بار آلودگیهاي دائمی و ناگهانی و تنوع آلایندهها، نیاز به مدیریت کیفی سامانههاي منابع آب را بیش از پیش ضروري ساخته است. خطر آلوده شدن براي تمام منابع تأمین آب بهخصوص مخازن وجود دارد.
در این تحقیق، تأثیر تراز برداشت آب بر کیفیت آب خروجی و کیفیت آب داخل مخزن در اثر بروز یک آلودگی ناگهانی مورد بررسی قرار میگیرد و توسط روش شباهت به گزینه ایدهآل که یک ابزار تصمیمگیري چندمعیاره - MCDM - 2 است، بهترین تراز خروجی مخزن تحت این شرایط انتخاب میگردد. براي انجام تحقیق، ورود یک تانکر حاوي30 متر مکعب ماده متیل ترسیو بوتیل اتر بهصورت ناگهانی به مخزن کرج مورد بررسی قرار میگیرد. ورود آلودگی در روز پانزدهم اردیبهشت ماه مورد بررسی قرار می گیرد.
براي ترازهاي مختلف دریچه خروجی، پنج معیار کارآیی با استفاده از دادههاي شبیهسازي شده از CE-QUAL-W2 محاسبه میگردد و بهترین رقوم دریچه توسط TOPSIS انتخاب میشود. نتایج حاصل از تحقیق نشان میدهد که پایینترین تراز، تراز بهینه خروجی آب در شرایط آلودگی میباشد.
کلمههاي کلیدي: بحران کیفی در مخزن، تراز خروجی آب، تصمیمگیري چندمعیاره، آلودگی ناگهانی.
مقدمه
رشد روز افزون جمعیت و به تبع آن نیاز به آب سالم، باعث شده است که بررسی و کنترل فرآیندهاي کیفی آب از اهمیت بهسزایی برخوردار شود. بنابراین مدلسازي کیفی سامانه مخزن و پیشبینی رفتار آن در شرایط ورود ناگهانی آلایندهها، راهکار مناسبی براي تحلیل سامانه در مقابل این نوع آلایندهها میباشد که میتواند در اختیار طراحان و برنامه ریزان قرار گیرد. بهدلیل وجود آلایندهها با خصوصیات متفاوت، انتخاب یک مدل مناسب که توانایی شبیهسازي آلاینده مورد نظر را داشته باشد، بسیار حائز اهمیت است. از اینرو در ادامه به بررسی پژوهشهایی پرداخته میشود که در آنها یک مدل مناسب که توانایی شبیهسازي آلاینده را دارد، استفاده شده باشد.
ناندالال و بوگاردي از مدل شبیهسازي دینامیکی مخزن و یک مدل برنامهریزي غیرخطی براي تعیین محل مناسب خروجی از مخزن استفاده کردند. در تحقیق آنها، کیفیت آب خروجی از مخزن بهصورت قیدي4 وارد مسأله شد. این مدل در تدوین سیاست بهرهبرداري از سد رئیس علی دلواري بهکار گرفته شد که با بیشینه کاهش حدود 10 درصدي شوري آب در فصل تابستان، وزن نمک موجود در مخزن، بهدلیل شستشوي مخزن، 7 درصد کاهش یافت .
دوبعدي گروه مهندسین مدلسازي کیفی آب را براي مخزن کانونسویل7 بهکار بردند. مدل با دادههاي دما، در شش نقطه مخزن که براي دوره آوریل تا نوامبر سال 1995 و بهصورت هفتگی جمعآوري شده بود، واسنجی شد. آنها توانستند رژیم دمایی را براي دورههاي اقلیمی متفاوت بهدست آورند که نتایج قابل قبولی حاصل شد .
هیلد و همکاران بررسی کردند که تأثیر دو عامل هیدرودینامیکی و تبخیر که توسط اندرسون، مککورد و اشلادو و استوکینگ و کاواناگ براي برآورد آلودگی در هر نقطه استفاده شده است، نتایج قابل قبولی براي شبیهسازي آلودگی تولید نمیکند. بنابراین، زوالپذیري را با معادلههاي زوال درجه اول12 به دو عامل قبلی اضافه کردند و مدل دریاچه پویاي یک بعدي را توسعه دادند و سپس مدل را با شبیهسازي پنج آلودگی ترکیبات آلی فرار براي سه مخزن مختلف، صحتسنجی کردند که نتایج قابل قبولی از آن بهدست آمد.
آلودگی از نوع مواد جامد معلق که یک آلاینده پایستار میباشد، در نظر گرفته شد. ورود TDS به مدت یک و هفت روزه داخل سد کرخه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان دادند که وجود چنین شرایطی میتواند باعث ایجاد بحرانهایی براي کیفیت آب آشامیدنی شود .اثر لایههاي حرارتی را بر روي کیفیت آب مخزن تاهتالی18 در ترکیه با مشاهده میدانی و تجزیه و تحلیل آماري مورد بررسی قرار داد. تجزیه و تحلیل آماري نشان دادند که دماي هوا، سرعت باد و رطوبت هوا پارامترهایی هستند که در لایهبندي حرارتی و به تبع آن بر روي کیفیت آب مخزن تأثیرگذار میباشند .
اثرات یک طرح تلمبه ذخیرهاي1 مگاواتی را بر دما و غلظت توده ذرات در دو مخزن - در سوئیس - بررسی کردند. حوضچه بالایی، مخزنی بود که حاوي مقادیر زیادي ذرات ریز و حوضچه پایینی بهصورت دریاچهاي طبیعی و صاف بود. لایهبندي حرارتی و غلظت ذرات در دو حوضچه یک بار با وجود طرح PS و بار دیگر بدون وجود طرح PS براي چهار شرایط هیدرولوژیکی متفاوت توسط مدل CE-QUAL-W2 شبیهسازي شدند. نتایج نشان دادند که عملکرد طرح PS در دو حوضچه منجر به افزایش دما در بیشتر مواقع سال خواهد شد.
سعادتپور و افشار یک مدل مدیریتی پاسخ نشت آلودگی را توسعه دادند. مدل PSRMM در برگیرنده مدل تحلیلی سامانه مکانی، مدل شبیهسازي کیفی CE-QUAL-W2 و الگوریتم بهینهسازي مجموعه ذرات بود. مدل CE-QUAL-W2 براي تحلیل مکانی و زمانی پیکره آبی بهکار گرفته شد . در ادامه، بهمنظور حصول راهکار بهرهبرداري بهینه مخزن، مدل شبیهسازي کیفی با الگوریتم MOPSO جفت شد. پارتوي7 بهینه مستخرج از زیرمدل شبیهسازي بهینهسازي با اهداف کمینه کردن زمان پاكسازي مخزن و کم کردن شدت و فراوانی تخطی از استاندارد کیفی آب، بهدست آمد.
ابزار پیشنهادي براي مخزنی چندمنظوره در ایلام - ایران - بهکار گرفته شد. نتایج نشان دادند که ارزیابی مدل پیشنهادي براي مدیریت مخزن در شرایط بروز آلودگی ناگهانی، موفقیتآمیز بوده است . مدل CE-QUAL-W2 را بهگونهاي توسعه دادند که توانایی شبیهسازي MTBE را داشته باشد. بدین منظور از معادلههاي زوال درجه اول مطابق با تحقیق هیلد و همکاران ، استفاده نمودند. آنها براي مدل بهرهبرداريکمی-کیفی از الگوریتم بهینهسازي دوهدفه استفاده کردند. نتایج نشان دادند که با کاهش 36 درصدي تقاضا، آلودگی خروجی از مخزن 60 درصد کاهش یافت .
از سوي دیگر وجود ابزاري مناسب که توانایی ارزیابی و انتخاب گزینه مدیریتی بهینه را براساس شبیهسازيهاي انجام شده را داشته باشد، بسیار حائز اهمیت است. از اینرو در ادامه به بررسی پژوهشهایی پرداخته میشود که در آنها ابزاري که توانایی ارزیابی و انتخاب گزینه مدیریتی بهینه را دارا بوده است، استفاده شده باشد. سعدالدین و همکاران با توجه به وجود عدم قطعیت دبی ورودي به مخزن، 16 سناریوي مدیریتی و بهره برداري از سد مخزنی بوستان در استان گلستان را در نظر گرفتند که توسط TOPSIS اولویتبندي شدند. نتایج نشان دادند که در روش TOPSIS با استفاده از وزندهی، اهمیت معیارها به خوبی نشان داده خواهد شد.
با توجه به پژوهشهاي گذشته، میتوان مدل CE-QUAL-W2 را بهعنوان مدلی کارآمد براي شبیهسازي کیفی آب در مخازن در نظر گرفت. همچنین نتایج بررسیها نشان دادهاند که وجود لایهبندي حرارتی در مخازن موجب تغییر کیفیت آب در اعماق مختلف آن میگردد. بنابراین، تراز برداشت آب در کیفیت آب خروجی و آب موجود در مخزن مؤثر است. از اینرو یکی از راهکارهاي مدیریت خروج آلودگی، انتخاب تراز بهینه خروجی میباشد.
وجود پیچیدگیها در مسائل بهرهبرداري از مخازن و گزینههاي مدیریتی محدود، این امکان را فراهم میآورد که با استفاده از معیارهاي مناسب و در نظر گرفتن ارزش هر معیار، بهترین گزینه انتخاب شود.در این تحقیق، آلودگی MTBE بهعنوان آلاینده ورودي به مخزن امیرکبیر - کرج، ایران - در نظر گرفته میشود. مدل براي شبیهسازي این آلاینده در مخزن و در ترازهاي مختلف دریچه خروجی مورد استفاده قرار میگیرد.
