بخشی از مقاله
چکیده
کنترل بار آلودگی غیر نقطهای1 به منظور سالم نگاهداشت پیکرههای آبی از دیرباز اهمیت بسزایی در مدیریت سیستم- های منابع آب برخوردار است. یکی از موثرترین سازهها در مدیریت بار آلودگی غیر نقطهای حوضچههای بازداشت یا بندهای آبی میباشند. طراحی یکپارچهای مجموعه این بندهای آبی در مجموعه زیر حوضهها میتواند با بازدهی بیشتری در حذف رسوبات همراه باشد. جهت دستیابی به این هدف اتصال الگوریتمهای بهینهساز و نرمافزارهای مدلسازی حوضههای آبریز میتواند کمک بسزای در طراحی بهینهای ساختار حوضچههای بازداشت داشته باشد.
هدف از انجام این پژوهش استفاده از یک مدل شبیهساز-بهینهساز چند منظوره برای برنامهریزی و طراحی یکپارچهای حوضچههای بازداشت در سطح حوضههای آبریز است. جهت بهینهسازی اندازه و مکان و به طور کلی معماری بنا حوضچههای بازداشت در این مسالهای از الگوریتم جامعه مورچگان و جهت شبیهسازی حوضهای آبریز از مدل SWAT بهرهگرفته شده است.
تابع هدف نیز هزینهای کنترل بار رسوب تولیدی میباشد. کارایی مدل پیشنهادی بر روی حوضهای فرضی مورد مطالعه قرار گرفته است. در این تحقیق نیز اصلاحاتی در مدل SWAT اعمال شده است تا بتوان مدل را به واقعیت نزدیکتر کرد. استفاده از بهینهساز کلونی مورچگان و شبیهساز SWAT، به محققین توانایی مدلسازی حوضههای آبریز و کنترل بار آلودگی غیر نقطهای را خواهد داد. علارغم مناسب بودن مدل SWAT برای مدلسازی حوضههای آبریز نیاز به اصلاحاتی در این مدل احساس میشود، که اصلاح به عمل آمده در این پژوهش کمک خواهد کرد تا مدل SWAT هرچه به واقعیت شبیهسازی رواناب در حوضههای آبریز نزدیکتر شود.
کنترل بار آلودگی غیر نقطهای و رسوبات همواره از مهمترین مسائل کیفیت منابع آب در پیکرههای آبی حوضههای آبریز بوده است. به منظور کاهش آلودگیها عنایت به مدیریت بار آلودگی غیر نقطهای میتواند راهگشا باشد. در این پژوهش حوضچههای بازداشت جهت کنترل بار رسوب تولیدی از حوضهای آبریز بکار گرفته شدهاند. اغلب جانمایی و طراحی حوضچههای بازداشت در زیر حوضههای یک حوضهای بزرگ بصورت منفرد و جدا از هم صورت میپذیرد.
طراحی یکپارچهای مجموعه حوضچههای بازداشت در مجموعه زیر حوضهها میتواند با بازدهی بیشتری در حذف رسوبات همراه باشد. در این پروژه به منظور شبیهسازی حوضهای آبریز از مدل SWAT بهرهگرفته شده است. SWAT مدل شبیهسازی حوضههای آبریز، آبگیر و رودخانهها است که توسط دکتر Arnold1 برای سازمان تحقیقات کشاورزی2 آمریکا ارائه شده است.
Tolson و - 2004 - Shoemaker از مدل SWAT جهت مدلسازی رودخانهای کانوسویل استفاده کردهاند. Rostamian و همکاران - 2008 - از این مدل برای شبیهسازی دو حوضهای آبریز بهشتآباد و ونک در ایران استفاده کردهاند. Abbaspour و همکاران - 1997 - از مدل SWAT برای شبیهسازی تمام فرایندهای مؤثر بر کیفیت آب، رسوب و چرخه عناصر غذایی حوضه رودخانه تور، در شمال شرقی کشور سوئیس بهرهگرفتند.
در سالهای اخیر از الگوریتم جامعه مورچگان در بخشهای مختلف مدیریت سیستمهای منابع آب همانند بهرهبرداری از مخازن و بهینهسازی شبکههای آبرسانی استفاده شده است. از جمله مقالاتی که در سالهای اخیر از الگوریتم جامعه مورچگان در مدیریت سیستمهای منابع آب بهرهگرفتهاند عبارتند از: Simpson و همکاران - 2001 - در بهینهسازی شبکههای آب شهری؛ Jalali و همکاران 2005 - ؛ 2006؛ - 2007 در بهرهبرداری از مخازن به صورت تک و چند هدفه؛ Madadgar و Afshar در سال 2009 و در بهرهبرداری از مخازن. در این تحقیق یک مدل بهینه ساز تک هدفه با استفاده از الگوریتم جامعه مورچگان به منظور حداقل کردن میزان هزینه ساخت حوضچههای بازداشت ارائه شده است.
در این مقاله شبیهسازی حوضه با استفاده از برنامه شبیهساز SWAT انجام گرفته است و با اتصال برنامه شبیهساز با برنامه بهینهساز اقدام به پیدا کردن جواب بهینه نمودهایم. با کمک برنامه بهینهساز قادر خواهیم بود تا به پیدا کردن مکان و اندازه بهینه حوضچههای بازداشت با در نظر گرفتن مسائل زیست محیطی و میزان رسوب خروجی از حوضه بپردازیم.
مدل ارائه شده در این مقاله کاربردی بوده و محققین این حوزه را قادر خواهد ساخت تا بتوانند هزینه بهینه را در کنترل رسوب خروجی در حوضههای آبریز بیابند . قابل ذکر است که مدل SWAT مدلی جامع جهت کنترل بار رسوب خروجی از حوضهای آبریز میباشد ولی همچنان نیاز به اصلاحاتی در این مدل احساس می شود. از جمله اصلاحات قابل انجام بهتر نمودن ضرایب برای میزان رسوب خروجی میباشد که در این تحقیق انجام گرفته است.
