بخشی از مقاله
چکیده
امروزه رشد روز افزون جوامع بشری در مقابل منابع محدود طبیعی، منجر به آن گردیده که علیرغم توسعه زیرساختارهای شهری، حفاظت و صیانت بهینه از شریانهای حیاتی لازم و ضروری گردد. یکی از مهمترین این شریانها، شبکههای توزیع آب میباشد. بر این مبنا یکی از مهمترین مباحث در صنعت آب و فاضلاب، چگونگی حفاظت از تجهیزات مربوط به این سیستمها میباشد. یکی از مهمترین بخشهای فعالیت بهره-برداری شبکههای توزیع آب، بازسازی سالیانه لولههای مرتبط میباشد؛ به طوری که هر ساله سرمایههای گزافی صرف بازسازی این تجهیزات میگردد؛ لیکن یکی از مشکلات اساسی در این فرآیند تخصیص بودجه به نواحی مختلف شبکه است.
در این راستا لازم و ضروری است که بر مبنای میزان اهمیت فنی و غیر فنی مناطق مختلف، فرآیند پیادهسازی فعالیتهای بازسازی برنامهریزی شده و بهینهترین حالات بازسازی شبکه توزیع آب تعیین گردد. هدف از این تحقیق چگونگی تصمیمگیری در مورد فعالیتهای بازسازی شبکه توزیع آب و اولویتبندی آنها جهت ارتقاء معیارهای هیدرولیکی و مکانیکی شبکه بوده، که برای این امر مدل تصمیمگیرنده چند معیاره Fuzzy Topsis مورد توجه و بررسی قرار گرفته است.
-1 مقدمه
یکی از فعالیتهای مهم در حوزه آبرسانی شهری، بهبود شرایط کمی شبکههای توزیع آب با استفاده از فعالیت-های بازسازی است؛ فعالیتهای بازسازی از حیث صیانت از مایه حیات و همچنین سرمایهگذاریهای کلان صورت گرفته در حوزه آبرسانی شهری و حفظ رضایت مشترکین، بسیار با اهمیت و مهم میباشند. از طرفی این عملیات همواره جزء فعالیتهای پر هزینه برای شرکتهای آبفا بوده، که این امر لزوم یک مدیریت صحیح و منسجم برای این فعالیتها را ضروری میسازد؛ تا بدین وسیله بتوان از بودجههای تخصیص داده شده به بهترین حالت استفاده نمود.
بر این مبنا و با توجه به اهمیت این امر مطالعات و تحقیقات دانشگاهی و صنعتی بسیاری در سطح بینالمللی و ملی در این حوزه صورت گرفته تا بهینهترین حالت پیادهسازی فعالیتهای بازسازی مدلسازی شود. در سطح بین المللی برخی مدلها به طور خاص برای بازسازی شبکههای آبرسانی مورد استفاده قرار میگیرند، که از آن جمله میتوان به مدلهای PARMS-PRIORITY، CARE-W، SIROCO و PiReM برای شبکه توزیع آب و همچنین مدل I-WARP برای خطوط انتقال آب اشاره نمود .[1,2,3,4,5,6] در سطح ملی علیرغم اهمیت این موضوع، مطالعات صورت گرفته محدود بوده و تنها شامل چند پایاننامه و یا پروژه پژوهشی میباشد .[7,8,9,10,11,12,13]
به طور کلی فرآیند پیشبینی، ارزیابی و مقایسه نتایج راهحلهای موجود و انتخاب قطعی یک راه حل برای رسیدن به هدف مطلوب، تصمیمگیریٌ نامیده میشود .[14,15,16,17] فرآیند تصمیمگیری در طرحهای بازسازی شبکه-ها، جهت بهبود یک معیار مشخص اتخاذ نگردیده و عملاً جهت بهینهسازی چندین معیار صورت میپذیرد - شاخصهای هیدرولیکی، مکانیکی و کیفی - ؛ در نتیجه برای اولویتبندی و تعیین بهینهترین مسیر پیادهسازی سیاستهای بازسازی، لازم است از مدلهای تصمیمگیری چندمعیاره استفاده نمود. منظور از تصمیمگیریهای چندمعیارهٍ - MCDM - ، قالبهایی از فرآیند تصمیمگیری است که عملاً باید چندین معیار بهبود داده شود.
از طرفی مدلهای تصمیمگیرنده چند معیاره از نظر تعداد تصمیمگیرندگان به دو دسته مدلهای تصمیمگیری فردی و مدلهای تصمیمگیری گروهیَ تقسیمبندی میشوند. مدلهای فردی براساس نظرات یک نفر ساخته میشود و مدلهای گروهی بر نظرات جمع استوار است. در مدلهای گروهی مسائل مختلفی مانند نحوه تلفیق نظرات جمع، وزندهی نظرات افراد مختلف و غیره مطرح میباشد .[14,18] در مورد طرحهای بازسازی شبکههای توزیع آب تصمیمگیری میتواند بعضاً به صورت فردی و یا گروهی باشد. برخی معیارها تصمیمگیری به صورت فردی بوده - اغلب معیارهای فنی - و این در حالی است در مورد اغلب معیارهای غیرفنی و حتی برخی معیارهای فنی، تصمیمگیری گروهی لازم و ضروری است.
همچنین باید توجه داشت که تأسیسات شبکه توزیع آب شهری همواره با شرایط کمی مواجه است؛ که شاید لزوما تشریح این شرایط با استفاده از ارقام ریاضیات کلاسیک نتواند دقیقاً آنچه را که بر سیستم آبرسانی حاکم است، تشریح کند. لذا استفاده از مجموعه اعداد فازی و منطق آنها در بیان شرایط کمی شبکههای توزیع آب و کلیه فعالیتهای مرتبط به آن مانند طرحهای بازسازی، میتواند به نوعی یک تصویر واقعیتر از شرایط موجود ارائه دهد. از طرفی مدلهای تصمیمگیری چند معیاره کلاسیک، علیرغم قابلیتهای بالا، توانایی مدلسازی عدم قطعیت با پیچیدگیهای خاص خود را ندارند. لذا این امر لزوم استفاده از نظریه مجموعههای فازی در مدل-های تصمیمگیری را ضروری میسازد؛ چرا که علیرغم افزایش حجم عملیات محاسباتی، عدم قطعیت در مدل تصمیم-گیری لحاظ میشود.
[14] در ساختارهای مربوط به تصمیمگیریهای چند معیاره، هر گاه وزن عوامل و ارزشهای مورد ارزیابی به وسیله اعداد فازی یا متغیرهای زبانی ارائه شوند، آن را تصمیمگیری چند معیاره فازیُ - FMCDM - مینامند .[19,20] مهمترین روشهای تصمیمگیری چند معیاره فازی شامل روش TOPSIS فازی - FTOPSIS - و روش AHP فازی - FAHP - میگردد. با توجه به ضرورت موارد فوقالذکر، مدل توسعه یافته در این تحقیق یک مدل تصمیمگیری گروهی فازی با هسته تحلیلگر TOPSIS میباشد. یکی از مهمترین فوائد نظری مدل موردنظر، ارزیابی هم زمان معیارهای فنی و غیر فنی برای تعیین اهمیت نواحی مختلف شبکه و لولههای مرتبط با آنها میباشد.
همچنین از فوائد عملی میتوان به قابلیت این مدل در ارائه یک برنامه مشخص و مدون قابل اجرا برای پیادهسازی سیاستهای بازسازی اشاره نموده، که تعیین میکند کدام ناحیه از شبکه توزیع و لولههای مرتبط با آن از اولویت بالاتری برخوردار است. از طرفی قابلیتهای تصمیمگیری گروهی این مدل در حوزه تصمیمگیری بازسازی شبکه توزیع آب، میتواند یکی از مزایای اصلی آن محسوب شده، که امکان وزندهی به هر یک از معیارهای مورد نظر برای بازسازی را توسط یک گروه متخصص ایجاد میکند.
-2 مواد و روشها
بازسازی شبکههای توزیع آب و معیارهای آن یکی از اهداف اصلی در طرحهای بازسازی شبکه توزیع آب، ارتقای شاخصهای هیدرولیکی و مکانیکی شبکه میباشد .[21] شاخصهای هیدرولیکی اصلی مشتمل بر فشار و سرعت جریان بوده؛ و شاخصهای مکانیکی اصلی مشتمل بر سن، جنس، طول و قطر لولهها و همچنین تعداد انشعابات لولهها و نرخ شکست هر یک از آنها میباشد. در مورد شاخصهای هیدرولیکی، لولهها در دو شاخص کلی سرعت و فشار مورد ارزیابی قرار میگیرند. بر این مبنا جهت اولویتبندی بازسازی لولهها، فشار هیدرولیکی هر یک مورد بررسی قرار گرفته و اهمیت فشار هر یک نسبت به فشار مطلوب 30 متر تعیین میگردد.[22] به این مفهوم که لولههایی با فشار دورتر از فشار 30 متر میتواند اولویت بیشتری برای عملیات بازسازی داشته باشد.
همین فرآیند نیز برای سرعت جریان مطلوب 1 متر بر ثانیه صورت گرفته و اولویتبندی بازسازی لولهها نیز بر اساس میزان فاصله سرعت جریان هر لوله نسبت به سرعت مطلوب تعیین میگردد .[22] در مورد شاخصهای مکانیکی اولویتبندی بازسازی لولهها مبتنی بر سن، جنس، طول و قطر لولهها و تعداد انشعابات و نرخ شکست هر یک از آنها تعیین میگردد. بدین مفهوم که لولههایی با سن، طول، تعداد انشعابات و همچنین نرخ شکست بیشتر و همچنین لولههای با اقطار کمتر تعیین شده و برای انجام عملیات بازسازی اولویت داده میشوند.
از دیگر متغیرهایی که در برنامهریزی بازسازی شبکههای توزیع آب مؤثر بوده و در این تحقیق مورد توجه قرار گرفته، عوامل و شاخصهای غیر فنی بوده، که این متغیرها میتواند شامل عوامل اقلیمی، اجتماعی و امنیتی-مکانی باشد. عوامل اقلیمی متشکل از دمای هوا و جنس خاک منطقه مورد مطاله بوده؛ که متناسب با عق یخبندان منطقه مورد مطالعه و همچنین میزان خورندگی و نوع دانهبندی خاک آن - جهت بررسی میزان سهولت حفاری - اهمیت هر یک از لولههای آن مورد بررسی قرار گرفته و برای عملیات بازسازی اولویتبندی میگردند. به طوری که هر چه عمق یخبندان منطقه مورد مطالعه بیشتر و همچنین خاک منطقه دارای خصوصیات خورندگی بیشتر و سهولت حفاری آن بیشتر باشد، لولههای آن منطقه از اولویت بالاتری برای عملیات بازسازی برخوردار خواهند بود.
