بخشی از مقاله
چکیده
یکی از فعالیتهای مهم در حوزه آبرسانی شهری، بازسازی شبکه توزیع آب است. در این مطالعه، شهرستان بردسیر واقع در استان کرمان، به منظور تعیین مناسبترین شبکه توزیع آب در سال طرح - 1430 - انتخاب شدهاست. دادههای مورد استفاده در این مقاله شامل قطر و جنس لولههای استاندارد، تراکم جمعیت در سال مبدإ - 1390 - و سال طرح - 1430 - و ضریب وزن سه معیار مورد بررسی، از اداره آب منطقهای کرمان، اداره آب و فاضلاب و شهرداری شهرستان بردسیر اخذ شدهاند.
به منظور انتخاب مناسبترین حالت طراحی شبکه، ابتدا چهار حالت طراحی در سال طرح - - 1430 مورد توجه قرار گرفتهاست. از نرمافزار WATERCAD - Ver. 2007 - جهت انجام این چهار حالت طراحی شبکه استفاده می گردد. نرم افزار PROMETHEE برمبنای - phi - رتبهبندی گزینهها را انجام میدهد، که شاخص - phi - تعادل بین - phi- - و - phi+ - هر جریان دلخواهی را نشان میدهد. مناسبترین طراحیها، طراحی است که مقدار بالای - phi+ - نزدیک به یک و کمترین مقدار - phi- - نزدیک به صفر، باشد.
محیط نرمافزاری PROMETHEE که بهعنوان یکی از نرمافزارهای تحلیل تصمیمگیری چندمعیاره - MCDA - شناخته میشود. از این نرمافزار جهت تحلیل سه معیار حداکثر دبی ساعتی، هزینه ی اجرای شبکه و افت فشار در لوله برای تعیین مناسبترین حالت طراحی از بین چهار حالت طراحی استفاده شدهاست. معادلات حاکم بر این نرمافزارها، معادلهی دارسی ویسباخ، قوانین کیرشهف و پیوستگی میباشند . نتایج نشان داد که در منطقه مطالعاتی حالت دوم طراحی شبکه در سال طرح - 1430 - ، کمترین مقدار - phi- - را دارد، همچنین مقدار - phi - حالت دوم طراحی دارای بیشترین مقدار بودهاست، که در مقایسه با سه حالت دیگر طراحی در اولویت قرار دارد.
مقدمه
مدیریت یکپارچه آب شهری موضوعی مهم و حیاتی در هر شهر و کشوری محسوب میگردد. در مدیریت تأمین و توزیع آب آشامیدنی، معیارها و اهداف متعددی مانند رضایت مصرفکنندگان آب شهری از دید عوامل مختلف مانند هزینه، کیفیت و خدمات، منافع ملی و مخاطرات اجتماعی را باید در نظر گرفت. از طرفی دیگر، محدودیت های فراوانی از قبیل محدودیت منابع آبی و سیستم شبکه توزیع وجود دارند، که بر پیچیدگی این مسأله میافزایند . بر این اساس مدیریت تأمین و توزیع آب آشامیدنی، یک مسأله تصمیمگیری چندهدفه و پویا میباشد که ساختاری نسبتاً پیچیده دارد.
هدف از تحقیق حاضر، چگونگی تصمیمگیری در مورد فعالیتهای بازسازی شبکه توزیع آب و اولویتبندی آنها جهت ارتقاء معیارهای هیدرولیکی و مکانیکی شبکه توزیع آب بوده، که برای این امر روش چند معیاره مورد توجه و بررسی قرار گرفتهاست. با توجه به پیشرفت صنعتی کشور و نیاز روزافزون به آب و همچنین کمبود منابع آب، توجه به شبکههای توزیع آب و طراحی دقیق آنها، کاهش تلفات آب را در کشور دو چندان کرده است. همچنین انجام پروژههای شبکهی آب و کاهش هزینههای اجرای شبکه نیز باتوجه به محدودیتهای مالی این بخش از اهمیت بالایی برخوردار است.
پس از ایجاد منابع آب، نیاز به انتقال و توزیع آب و رفع نیازهای بشر به آب است. بازسازی و تقویت شبکههای توزیع آب به طور کلی هزینهبر و با قابلیت اطمینان بالا انجام میگیرند. تصمیمگیری صحیح برای انتخاب شبکه توزیع آب مناسب به مطالعه کامل و دقیق نیاز دارد. محققان سالهای زیادی روی این موضوع کار کردهاند. روشهایی مناسب است، که ابعاد اجتماعی و اقتصادی و زیست محیطی را درنظر گرفته و با ابزار مناسب طراحی شوند. آنالیز و تحلیل تصمیمگیری چندمعیاره - MCDA - یک رویکرد است که می تواند در طراحی و ساخت، به صورت منسجم استفاده کرد.
- شهرکی و محسنی، - 1392 از تصمیمگیری چند معیاره، در تخصیص بهینه منابع آب در بخشهای مختلف شهرستان یزد استفاده کردند. به این منظور، ماتریس بازده برای تعیین وزن دو هدف حداکثر کردن سود اقتصادی و زیستمحیطی محاسبه کردند. سپس با استفاده از نرم افزار اکسل به حل مدل برنامهریزی پرداختهاند. با توجه به نتایج، مشخص شد که با تغییرات در وزنهای بهدست آمده مدل برنامهریزی، امکان بهبود همزمان دو هدف مذکور وجود دارد، و اولویت با حداکثر کردن سود اقتصادی و سپس سود زیست محیطی است.
- صالحی و همکاران، - 1392 از مدل چند معیاره، برای فعالیتهای بازسازی شبکهی توزیع آب شهر مشهد استفاده کردند. با در نظر گرفتن میزان اهمیت فنی و غیر فنی مناطق مختلف، فرآیند پیاده سازی فعالیتهای بازسازی برنامهریزی شده، و مناسبترین حالات بازسازی شبکه توزیع آب را تعیین کردند. چگونگی تصمیمگیری در مورد فعالیتهای بازسازی شبکه توزیع آب و اولویتبندی آنها جهت ارتقاء معیارهای هیدرولیکی و مکانیکی شبکه بوده، که برای این امر چند مدل تصمیمگیرنده Fuzzy Topsis مورد توجه و بررسی قرار دادند. - قاجارنیا و همکاران، - 1390 طراحی چند هدفه شبکه توزیع آب شهری با استفاده از یک الگوریتم چند هدفه در بخشهای مختلف شهرستان زاهدان انجام دادند.
توابع هدف مورد استفاده، برای به حداقل رساندن هزینه و بیشینهکردن اطمینانپذیری است. همچنین با بهکارگیری منطق فازی در محدوده فشار حداقل و حداکثر مجاز شبکه، بر اساس تعاریف متداول اطمینانپذیری، معیار اطمینانپذیری قطعی جدیدی به نام شاخص اطمینانپذیری فازی پیشنهاد کردند . سپس با توسعه الگوریتم چند هدفه جفتگیری زنبورعسل بر پایه مفاهیم نسخه تک هدفه آن، طراحی چند هدفه دو شبکه آبرسانی بهکار رفته در تحقیقات دیگران، با استفاده از توابع هدف مذکور انجام دادند. نتایج نشان داد که معیار پیشنهادی، توانایی مناسبی را در ایجاد اطمینانپذیری مورد نظر در شبکه دارد.
- مارکوس و همکاران، - 2015 1 با استفاده از تجزیه و تحلیل تصمیم گیری چند معیاره - MCDA - به عنوان یک ابزار مفید برای تقویت و طراحی مرحله به مرحله توزیع شبکه آبرسانی در نیویورک مورد بررسی قرار دادند. - اسکوتلن و همکاران، - 2014 2 طراحی شبکه توزیع آبرسانی با استفاده از تجزیه و تحلیل تصمیم گیری چند معیاره - MCDA - و برنامه ریزی سناریوها، نتایج برای سه هدف اساسی هزینه های کم، قابلیت اطمینان بالا و امکان استفاده برای نسلهای بعدی در سوئیس ارزیابی کردند. - کورنت و همکاران،3 - 2014 از آنالیز - SMAA - که زیرمجموعه ای از نرم افزار - PROMETHEE - است، برای مقایسه ی مجموعه ای از پارامترهای مورد بررسی استفاده کردند. همچنین نرم افزار - PROMETHEE - به طور گسترده در تحلیل تصمیم گیری چندمعیاره - MCDA - مورد استفاده قرارمیگیرد.
- ژو وخان، - 20054 در مطالعه ای به مدیریت منابع آب در استرالیا با استفاده از بهینه سازی چند هدفه پرداختند. در این تحقیق مسائل اقتصادی و زیست محیطی با استفاده از توابع هدف حداکثرسازی سود، حداقل کردن هزینه های متغیر تولید و همچنین حداقل سازی میزان آب پمپاژ شده از سفره آب زیرزمینی مد نظر قرارگرفت. به علت تضاد های میان اهداف چندگانه و رقابت تقاضای آب برای بخش های مختلف، تکنیک تصمیم گیری چند معیاره برای تحلیل اهداف تولید، تحت محدودیت های فیزیکی، زیستی، و زیستمحیطی استفاده کردند.
- فوجیوارا و کانگ، - 1990 1 روش تجزیه دو مرحله ای را برای طراحی شبکه توزیع آب در چین پیشنهاد کردند. در مرحله اول روش ارائه شده در آن تحقیق، یک پاسخ بهینه موضعی با استفاده از روش برنامهریزی غیرخطی گرادیانی تعیین کردند . سپس این جواب وارد مرحله دوم کردند و این فرایند تکراری تا ثابت شدن پاسخ نهایی ادامه دادند. اما باید توجه داشت که مسئله بهینهسازی شبکه توزیع آب ذاتاً یک مسئله غیرخطی است. از این رو برخی از محققان برای حل آن به خطیسازی روابط پرداختند و برخی دیگر نیز از انواع روشهای NLP بهره گیری کردند. اما این روشها متغیرهای تصمیم را به صورت پیوسته در نظر می گیرند و منجر به ارائه قطرهای پیوسته میشوند که باید با قطرهای گسسته موجود در بازار جایگزین شوند.
مواد و روشها
منطقه مورد مطالعه
شهرستان بردسیر با مساحتی بالغ بر 6324/061 کیلومتر مربع در جنوب استان کرمان واقع گردیده است. این شهرستان دارای طول جغرافیایی 56 34' شرقی و عرض جغرافیایی 29 55' شمالی است. جمعیت شهر بردسیر بر اساس سرشماری مرکز آمار ایران در سال 1390، برابر با 31870 نفر بوده است. در شکل موقعیت جغرافیایی این شهرستان قابل مشاهده میباشد.
اطلاعات و دادهها
دادههای مذکور و نقشه توپوگرافی منطقه مطالعاتی از اداره آب و فاضلاب استان کرمان و شهرداری شهرستان بردسیر تهیه گردیدهاست.
• تراکم جمعیت مناطق چهارگانه مطالعاتی در سال مبدإ1390 و سال طرح1430 در جدول 1 ارائه شدهاست.
