مقاله رویکرد فازی AHP برای انتخاب گزینه تغذیه آبهای زیرزمینی : تجزیه و تحلیل حساسیت

بخشی از مقاله

*** این فایل شامل تعدادی فرمول می باشد و در سایت قابل نمایش نیست ***

رویکرد فازی AHP برای انتخاب گزینه تغذیه آبهای زیرزمینی: تجزیه و

تحلیل حساسیت

چکیده

فرایند سلسله مراتبی تحلیلی فازی (FAHP) در دهه اخیر برای برطرف کردن ابهام AHP معرفی شده است. از یک تئوری مجموعه فازی از طریق AHP برای انتخاب مناسبترین گزینه یا تکنیک تغذیه مصنوعی آبهای زیر زمینی (AR) در شهرستان طبس در خراسان جنوبی ایران استفاده شد. ASR و ASTR دو تکنیک بکار رفته با توجه به یک قضاوت نرمال (یعنی اولویت مدیر منبع آب یا تصمیم گیرنده (0.5 بودند.ASR و ASTR به ترتیب اصلاح و ذخیره آبخوان و اصلاح و انتقال ذخیره آبخوان هستند. از 5 معیار برای انتخاب استفاده شد که از میان آنها قانونی و تنظیمی به عنوان معیار پنجم در رابطه با ابهام و عدم قطعیت مد نظر قرار گرفتند. این مطالعه اثر مقادیر مختلف دامنه اولویت مدیر آب را بین شرایط بدبینانه تا خوشبینانه مشخص می کند؛ و این کار را با استفاده از هماهنگی ماتریس قضاوت انجام میدهد. نتایج نشان دادند که وزن 5 معیار در مقایسه با تقریبا بدون تغییر باقی ماند. در طی فرایند FAHP قضاوت ثابت. اولویتهای کلی (مطلوبیت تغذیه) از شرایط بدبینانه تا خوشبینانه برای ASR و ASTR به ترتیب نزدیک %55 و %45 باقی ماندند، همانند FAHP در مطالعه پیشین. این نشان میدهد که اولویت تصمیم گیرنده یا مدیر منبع آب بر چهارچوب قانونی و تنظیمی جهت انتخاب تکنیکهای تغذیه مصنوعی آبهای زیرزمینی اثر نمیگذارد.

واژه های کلیدی: فرایند سلسله مراتبی تحلیلی فازی، تغذیه مصنوعی، تجزیه و تحلیل حساسیت

.1 مقدمه

گزینه تغذیه مصنوعی آبهای زیرزمینی در کشور نیمه خشکی مانند ایران می تواند برای توسعه مداوم آبهای زیرزمینی مفید باشد. دو تکنیک یا گزینه ASR و ASTR در گزینش تغذیه آبهای زیرزمینی برای طبس در خراسان جنوبی ایران مورد ارزیابی قرار گرفتند [1] و ASR .[2] و ASTR به ترتیب اصلاح و ذخیره آبخوان و اصلاح و انتقال ذخیره آبخوان هستند. فرایند سلسله مراتبی تحلیلی (AHP) و FAHP به ترتیب توسط [1] و [2] مورد استفاده قرار گرفتند. اولویتهای مدیر منابع آب در FAHP بصورت قضاوت با فاصله زمانی شرطی همانند روش انجام شده توسط[3] ارائه شدند. سپس تکنیک غیر فازی کردن مجموعه فازی برای داده های مبهم (یعنی داده های فعالیت ماهی) مطرح شد .[3] کاربرد AHP و FAHP بطور ویژه برای روشهای تغذیه آبهای زیرزمینی، بسیار پراکنده باقی می ماند، چند مطالعه [4] و .[2] در این مطالعه، گزینه ها و معیارهای شهرک طبس از طریق تجزیه و تحلیل حساسیت و با در نظر گرفتن مواردی صورت میگیردکه در آنها اولویتهای تصمیم گیرنده یا مدیر منابع آب از بدبینانه تا خوشبینانه گسترده میشوند و از اعداد مثلثی فازی (TFN) استفاده میگردد. غیرفازی کردن مجموعه فازی به روش مشابه [3] صورت می گیرد.

.2 فرمولاسیون FAHP

روش APH توسط پروفسور Thomas L. Saaty در دهه 1980 بوجود آمد و به عنوان یکی از روشهای تصمیمگیری چندمقیاسی((MCDM شناخته میشود. در AHP از مقایسههای جفتی استفاده میشود و مقیاسهای نسبت را از اندازه گیریهای حقیقی یا ملاحضات ذهنی (مانند اولویت) بدست می آورد.AHP به دلیل قضاوت بشر ممکن است امکان وجود اندکی ناسازگاری را داشته باشد .[5] این تکتیک در چندین رشته شامل مهندسی و اخیرا انتخاب تکنیکهای تغذیه مصنوعی آبهای زیرزمینی [1] بکار رفته است.

تکنیک AHP را میتوان بطور کلی با استفاده از مراحل زیر، همانطور که توسط [1] تکرار شده است، دنبال کرد:

1. مسئله را همانند یک سلسله مراتب تنظیم کنید: هدف، گزینه ها و معیارها در سلسله مراتب گنجانده شدهاند.

2. مقایسه جفتی معیار بر اساس یک مقیاس 9 نقطه ای برای المانهای سلسله مراتب انجام می شوند. جدول 1ب مقیاسی را نشان می دهد. شدتها، بر اساس قضاوتهای بشری-تجربیات متخصصین یا تجربیات شخصی که از عناوین مربوطه آگاهی دارند- اختصاص داده شدهاند.

3. ماتریس قضاوت را برای سلسله مراتب مشخص کنید: اطلاعات بدست آمده از مرحله قبل در ماتریس مقایسه خلاصه میشود.

4. آزمون پایداری: صحت ساختار سلسله مراتب با محاسبه نسبت پایداری ماتریس قضاوت بررسی میشود. نسبت پایداری CR شاخص ثابت CI تقسیم بر شاخص تصادفی RI است. CR برای قضاوت پایدار کمتر از %10 است. CR از نظر ریاضی چنین نشان داده می شود:

(1)

که در آن:

(2)

مقدار مشخص ماکزیمم و n بعد ماتریس قضاوت است.

RI معمولا مقادیر ثابتی هستند که در ادبیات وجود دارند و به اندازه ماتریس قضاوت مربوط میشوند، به عنوان مثال، جدول 1الف را ببینید.

جدول 1 الف. شاخص تصادفی (RI) به عنوان اندازه تابع ماتریس (n)

جدول 1ب. مقیاس مقایسه جفتی در تجزیه و تحلیل AHP[1]

2، 4، 6، 8 شدت هایی برای نشان دادن مقادیر متوسط هستند

جدول .2 اعداد فازی مثلثی و c زبانی

5. انتخاب گزینه (ها) مبتنی بر محاسبه بردار نرمال اولویت اصلی (بردار مشخص) بدست آمده از مقایسه همانند ماتریس ترکیب است.

بطور کلی، FAHP از مراحل مشابه فهرست شده در بالا استفاده میکند، اما متغیرها با توجه به داده های فازی نشان داده میشوند. به این ترتیب، جدول 2 جدول مشابه بکار رفته توسط [3] است. دو پارامتر و α معرفی شدند و به ترتیب، اولویت تصمیم گیرنده و تلرانس خطر هستند .[3]

مقادیر در این مطالعه از 0.1 تا 0.9 تغییر می کند تا تأثیر بر هدف ساختار سلسله مراتب را ارزیابی کند. زمانیکه برابر

0.1 است، تصمیم گیرنده یا مدیر منابع آب در مورد اولویت بدبین تلقی می شود، در غیر اینصورت خوش بین است.

بطور کلی، AHP از همان مراحل فهرست شده در بالا استفاده می کند، اما متغیرها با توجه به داده های فازی نشان داده می شوند. به این ترتیب، جدول 2 جدول مشابه بکار رفته توسط [3] است. دو پارامتر و α معرفی شدند و به ترتیب، اولویت تصمیم گیرنده و تلرانس خطر هستند .[3]

.3 مفهوم FAHP برای طبس

طبس شهری کوچک در منطقه نیمه خشک خراسان جنوبی در ایران و تنها وابسته به آبهای زیرزمینی است.خراسان جنوبی در بخش جنوب غربی خراسان جنوبی واقع شده است. پایینترین بازده سه حفره تولیدی شهر هرگاه جریان سطح آب در دسترس باشد، بطور مصنوعی با استفاده از تکنیک ASR تغذیه میگردد. برای جزئیات بیشتر به [6] مراجعه کنید.

کاربرد FAHP در طبس از طریق ساختار سلسله مراتب زیر انجام شد :[2]

* هدف: تعریف مناسبترین تغذیه مصنوعی آبهای زیرزمینی

* معیار: نیاز به طرح تغذیه مصنوعی، منبع آب، نفوذ پذیری آبخوان و کیفیت آب. علاوه بر چهار معیار بالا، "مسائل قانونی و تنظیمی" معیار پنجم تلقی می شوند. مسائل قانونی و تنظیمی در مقایسه با دیگر معیارها اهمیت زیادی را به خود اختصاص داده اند زیرا همه طرحهای تغذیه ای در ایران باید پروانه داشته باشند و به این ترتیب گرفتن مجوز لازم برای موفقیت پروژه های جدید ضروری است. فازی بودن تنها با معیار آخر در ارتباط است زیرا تعیین کمیت دقیق معیار آخر مبهم است. اعداد فازی و متغیرهای زبانی بمنظور در نظر گرفتن ابهام ذاتی، عدم صراحت یا عدم قطعیت در رابطه با معیار آخر ارائه شده اند.

* گزینه ها: اصلاح و ذخیره آبخوان (ASR) و اصلاح و انتقال ذخیره آبخوان .(ASTR)

علاوه بر موارد بالا، مقادیر زیر برای اولویت تصمیم گیرنده مد نظر قرار گرفتند (جدول 0.1 :(2؛ 0.2؛ 0.3؛ 0.4؛ 0.5؛ 0.6؛ 0.7؛ 0.8؛ 0.9

هر مقدار از اولویت تصمیم گیرنده نهایتا به تعیین ماتریس قضاوت منتهی می شود. از طریق محاسبه عددی، نسبت پایداری را می توان با استفاده از مقدار مشخص اصلی ماتریس قضاوت و با جمع محصولات میان هر المان بردار مشخص و مجموع ستونهای ماتریس معکوس، تقریب زد. مقدار مشخص ماکزیمم را نیز می توان برای هر مقدار از اولویت مدیر منابع آب محاسبه کرد.

.4 مقایسه های جفتی

جدول 3 معیار مقایسه جفتی با اولویتهای متناظر را نشان می دهد. معیار زیر برای انتخاب تکنیک های تغذیه آبهای زیر زمینی مد نظر قرار گرفتند: نیاز به طرح تغذیه مصنوعی (A)، منبع آب (B)، نفوذ پذیری آبخوان (C)، کیفیت آب (D) و مسائل قانونی و تنظیمی .(E)

می توان در نظر گرفت که مسائل قانونی و تنظیمی بر اساس اولویت یا ملاحضات ذهنی نویسنده نسبت به بقیه معیارها از اهمیت بیشتری برخوردار است .[2] برای حفظ ملاحضات ذهنی، نسبت پایداری باید کمتر از %10 باشد. جدول 4 میزان گزینه ها با توجه به معیار را نشان می دهد.