بخشی از مقاله
چکیده
با توجه به وجود تصمیم گیرندگان و استفادهکنندگان متعدد با اهداف و مطلوبیتهای متفاوت در مسأله بهرهبرداری بهینه کمی و کیفی از سیستمهای رودخانه - مخزن، کاربرد مدلهای رفع اختلاف در تدوین قوانین بهرهبرداری کمی و کیفی از اهمیت ویژهای برخوردار است. در این مقاله با تلفیق مدلهای شبیهسازی کمی و کیفی سیستم رودخانه - مخزن و یک مدل بهینهسازی الگوریتم ﮊنتیک، قوانین بهرهبرداری بهینه کمی و کیفی از سیستمهای رودخانه - مخزن تدوین میگردد.
جهت در نظر گرفتن اختلاف ها و مطلوبیتهای مربوط به تصمیم گیرندگان و استفادهکنندگان از سیستم، با استفاده از تئوری چانهزنی Nash، از تابع حاصل ضربی Nash به عنوان تابع هدف مدل استفاده شده است. توابع مطلوبیت در نظر گرفته شده در مدل شامل قابلیت اطمینان تأمین نیازهای آبی پاییندست، حجم ذخیره مخزن، کیفیت آب در نقاط کنترل در رودخانه پاییندست و همچنین راندمان تصفیه یا کاهش بار آلودگی منابع آلاینده رودخانه میباشند.
مدل شبیهسازی کیفی توسعه داده شده میتواند در داخل فرآیند بهینهسازی، وضعیت لایه بندی حرارتی و کیفی مخزن و همچنین کیفیت آب در رودخانه پاییندست را با توجه به فرآیند برداشت انتخابی از دریچه های مخزن بدست دهد. این مدل برای تدوین قوانین بهرهبرداری کمی و کیفی از سیستم رودخانه - مخزن قمرود - ١٥ خرداد - مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج نشاندهنده کارایی مناسب مدل در تأمین نیازها و بهبود کیفیت آب در سیستم است.
۱- مقدمه
بهرهبرداری بهینه از مخازن سدها و سیستمهای رودخانه - مخزن به عنوان یکی از مسائل مهم در تحلیل سیستمهای منابع آب مطرح است. علت اصلی این توجه، ارزش اقتصادی حاصل از بهرهبرداری بهینه از این سیستمها، افزایش نیازهای آبی و کمبود یا افت کیفی منابع آب در دسترس میباشد. Nash - 1953 - تئوری چانهزنی١ در علم اقتصاد را ارائه داد. کاربردهای این تئوری در علم اقتصاد بسیار گسترده بوده است به طوری که منجر به کسب جایزه نوبل اقتصاد توسط این ریاضیدان گردید. کاربردهای مدلهای رفع اختلاف در برنامهریزی و مدیریت کمی و کیفی منابع آب بسیار محدود بوده است. در این تحقیق برای نخستین بار تابع ضربی٢ Nash به عنوان تابع هدف مدل بهرهبرداری کمی و کیفی از سیستمهای رودخانه- مخزن مورد استفاده قرار میگیرد.
Palmer et al. - 1999 - با ارائه یک مدل تحت عنوان “Shared Vision Model” امکان در نظر گرفتن دیدگاهها و مطلوبیت تصمیمگیرندگان سیستم در مدیریت کمی حوزههای آبریز را فراهم ساخت.
کارایی این مدل در جهت رفع اختلاف در حوزه آبریز Kum در کره جنوبی مورد ارزیابی قرار گرفته است. در این مدل با استفاده از قابلیتهای مدل شبیهسازی شیگرای STELLA® و با در نظر گرفتن مطلوبیتهای تصمیمگیرندگان سیستم، امکان تدوین منحنی تبادل بین هدفهای قابلیت اطمینان تأمین نیاز و تأمین نیاز حداقل زیست محیطی تدوین شده است.
Nandalal and Bogardi - 1995, 1996 - برای تدوین سیاستهای بهرهبرداری کمی کیفی از دو مدل بهینهسازی و شبیهسازی مجزا استفاده نمودند. مدل شبیهسازی کیفی استفاده شده، مدل یک بعدی DYRESM میباشد که با یک مدل بهینهسازی غیر خطی، برای تعیین ترازهای خروجی بهینه ترکیب شده است. در این تحقیق برای تأمین نیازهای کمی پایین دست به طور مجزا از یک مدل کمی SDP استفاده میگردد.
در این تحقیق برای سیاستهای بهرهبرداری کمی مشخص، بهترین محلهای خروجی برای حصول اهداف کیفی محاسبه میگردند بنابراین عملاﹰ در تعیین کل خروجی از سد در هر بازه زمانی اهداف کیفی مورد توجه قرار نمیگیرند و مدل ارائه شده خصوصیات یک مدل جامع بهرهبرداری کمی و کیفی از مخازن سدها را دارا نمیباشد. به علت اهمیت موضوع در این مقاله سعی شده است مدل غیرقطعی مناسبی برای بهرهبرداری کمّی و کیفی ازسیستمهای رودخانه - مخزن توسعه داده شود.
۲- رفع اختلاف در مسائل بهرهبرداری از منابع آب
رفعاختلاف یکی از موضوعهای مورد توجه در مباحث مربوط به برنامهریزی منابع آب محسوب میشود. اکثر روشهای موجود برای رفع اختلاف بین تصمیمگیرندگان و تاثیرپذیران١ از سیستم بر مبنای تئوری بازی و روشهای تصمیمگیری چند معیاره قرار دارند. یکی از روشهای مرسوم در این زمینه تئوری رفع اختلاف Nash میباشد که ارائه آن منجر به اعطای جایزه نوبل اقتصاد به این دانشمند گردید. بر اساس این تئوری اگر fi تابع مطلوبیت تصمیمگیرنده i ام باشد و بردار نقاط عدم توافق - بردار مربوط به حداقل مطلوبیت قابل قبول هر تصمیمگیرنده - با - d - d1 ,...,dn نشان داده شود، جواب یکتای مسأله رفع اختلاف در صورتی که فضای مطلوبیتها محدب، بسته و محدود باشد از مسأله بهینهسازی زیر بدست میآید.
