بخشی از مقاله
چکیده
پایشهاي درازمدت آبهاي زیرزمینی لازمهي حفظ سلامت بشر و همچنین بررسی خطرات زیستمحیطی آلایندههاي باقیمانده پس از زوال طبیعی آلایندههاي آبهاي زیرزمینی است که با توجه به تعداد بالاي نقاط نمونهبرداري و آنالیزهاي آزمایشگاهی داراي هزینههاي بالایی است.
با بکارگیري روش بهینهسازي الگوریتم کلونی مورچگان و بر مبناي روش بهینهسازي استوار، تابعی دو هدفه توسعه داده شد که هر دو هدف مذکور را بطور همزمان در شرایط عدم قطعیت پارامترهاي هزینه اي طی سه سناریو متفاوت مد نظر قرار میدهد. این مسئله موجب میشود که بتوان براي شبکهي بهینهشده به جوابی پایدار نسبت به سایر روشها دست یافت. بعد از حل الگوریتم تابع دو هدفه به وسیلهي الگوریتم کلونی مورچگان در مطالعه موردي در دشت همدان- بهار با شبکه پایش مشتمل بر 74 عدد چاه مشاهدهاي، 17 چاه اضافی از شبکه اصلی پایش شناسایی و حذف شد.
-1 مقدمه
پایش درازمدت آبهاي زیرزمینی 1 LTMرویهاي براي پروژههاي زوال طبیعی2 آبهاي آلودهشده با آلودهگرها و پیامدهاي زیستمحیطی آن است که دههها به طول میانجامد]١.[ نظارت درازمدت بر آبهاي زیرزمینی و آلودگیهاي محیطزیست، لازم ولی درعینحال بسیار پر هزینه است. هر چه تعداد نقاط نمونه برداري کاهش یابد، هزینه هاي پایش نیز کاهش می یابد. از طرفی، حذف بیش از حد چاه ها جهت کاهش نقاط نمونه برداري منجر به افزایش خطاي نسبی و عدم دقت در پایش می شود. بهینه کردن شبکه LTM باید بعد از آلوده شدن آبهاي زیرزمینی توسط آلایندهها و قبل از پاك شدن آلایندهها از محیط باشد.[2] در این تحقیق براي نخستین بار هر دو هدف به صورت تواماً در نظر گرفته شده است.
الگوریتم بهینه سازي کلونی مورچگان ابتدا توسط دوریگو [3] ارائه شد. در این الگوریتم فعالیتهاي جستجو تا حدودي رفتار مورچههاي واقعی را شبیهسازي میکند. مورچگان با بر جا گذاشتن مادهاي به نام فرومون قادر به شناسایی کوتاهترین مسیر ممکن بین لانه تا غذا هستند
یکی از کاربردهايACO3 حل مسئله فروشنده دورهگرد است. مسئله اصلی در فروشنده دورهگرد یافتن کوتاهترین مسیر است که خود یک مسئله بهینهسازي است.
روش دیگرمورد بررسی روش بهینهسازي استوار4 میباشد. تعاریف و تفاسیر متفاوتی از استواري وجود دارد و در نتیجه مدلهاي ناشی از آن نیز متفاوت هستند.[6] دیدگاه بهینهسازي استوار توسط الگائوئی و لبرت، بنتال و نمیرووسکی 7]، 8 و [9 به صورت مستقل و جداگانه توسعه داده شد. این روش توسط مالوي [6] از مفهوم برنامهریزي آرمانی در راستاي توصیفی مبتنی بر سناریو از دادههاي مسئله عمل میکند و کمتر نسبت به تغییر در دادهها حساس است.
مسائل چند هدفه، در شاخههاي مختلف علوم پایه، مهندسی و اقتصاد، روزبهروز بیشتر مطرح میشوند و از این رو نیاز به روشهاي مناسب براي حل دقیق و صحیح این مسائل، در حال افزایش است.[10] در مسائل بهینهسازي چند هدفه، مجموعهاي از جوابها وجود دارند که هر کدام از دیدگاهی میتوانند بهینه باشند.[11] روش متریک وزنی - - Lp method اولین دسته از مسائل تصمیمگیري چند هدفه است. به عنوان مثال زمانی که تصمیمگیرنده - DM - 5 تمام اطلاعات مورد نیاز حل مسئله را از پیش داشته باشد. این روش توسط عسگرپور، دب، کمالی و همکاران 12]، 13و[14 مورد بحث قرارگرفته و توابع چند هدفه را تبدیل به تابع یک هدفه میکند.
-2 مواد و روش ها
دشت همدان – بهار یکی از چهار دشت منطقه همدان است که به دلیل بروز افت مداوم مخازن آب زیرزمینی در طی دو دهه گذشته از یک طرف و روند افزایشی تخلیه فاضلابهاي شهري و صنعتی، مواد زائد و جامد، کاربرد سموم و کودهاي شیمیایی در محدوده آن از اهمیت ویژهاي برخوردار است . با توجه به مطالعات انجامیافته آبخوان آبرفتی همدان - بهار فقط از نوع آبخوان آزاد است.
اطلاعات برداشتشده از دشت شامل آلودگی نیترات - NO3 - است. نیترات یکی از پارامترهاي شاخص آلودگی در برداشتهاي پایش درازمدت آبهاي زیرزمینی است که میتواند نمایانگر آلودگیهاي ناشی از فعالیتهاي زراعی و کشاورزي و همچنین فاضلابهاي انسانی و پسابهاي دامداريها و کشتارگاهها باشد
1-2 درونیابی
در این تحقیق براي تخمین غلظت نقاط فاقد اطلاعات و تخمین غلظت در چاههاي مشاهدهاي که حذف شدهاند از غلظتهاي اندازهگیري شده، استفاده شده است. روش مورد استفاده براي این منظور روش تخمین وزن معکوس فاصله - IDW - 6 است.
2-2 افزونگی داده ها
براي اندازهگیري افزونگی فضایی دادههاي اندازهگیري شده، بر آورد میشود. REE از نظر مفهومی تفاوت بین غلظتهاي تخمین زدهشده و غلظتهاي اندازهگیري شده است.
REE به میزان بالایی وابسته به تعداد چاههاي باقیمانده است. میزان REE از 0 تا بیش از 1000 متغییر است. چاههاي مشاهدهاي با میزان پایین REE پتانسیل زائد بودن را دارند. REE قابلقبول براي چاههاي مرزي پایینتر از چاههاي داخلی بوده و به همین دلیل چاههاي مرزي کمتر به عنوان چاههاي زائد در نظر گرفته میشوند.
3-2
علاوه بر ارزیابی اهمیت چاههاي مشاهدهاي، نیاز به محاسبه مجموع اطلاعات از دست رفتهي شبکه کاهشیافته LTM با درونیابی غلظت چاههاي اضافی حذفشده وجود دارد. نتایج مجموع اطلاعات از دست رفته حاصله از بهینهسازي مکانهاي نمونهبرداري با استفاده از درونیابی RMSE10 ارزیابی میشود
4-2 بهینه سازي فرمول براي مسئله بهینه سازي LTM
در اینجا دو فرمول براي مسائل بهینهسازي مکانی LTM ارائهشده است. فرمول اول براي کاهش مکانهاي نمونهبرداري است به طوري که درمیزان کل اطلاعات از دست رفته محدودیت وجود دارد. در این رویکرد، حدي براي کل اطلاعات از دست رفته در نظر گرفته میشود، ممکن است تصمیمگیرنده میزان حداکثر از دست دادن دادهها را بعد از بهینهسازي تنظیم کند
