بخشی از مقاله
چکیده
با توجه به پیچیدگیهاي محیط آب زیرزمینی وهزینههاي قابل توجه روشهاي مرسوم پایش، ابداعفنآوريهاي نو و بهرهگیري از روشهاي پیشرفته در شبیهسازي و بهینهسازي کمک شایانی در بهبود مدیریت منابعآبزیرزمینی کرده است.مدلسازي آبخوانها به عنوان روشی کارآمد و کم هزینه امکان مطالعه و مدیریت بهتر منابع آب زیرزمینی را فراهم آورده است.
از طرفی دیگر همواره تعیین نرخ پمپاژ بهینه از آبخوان یکی از مسائل پیشروي مهندسین بوده است که با تلفیق دو مدل شبیهسازي و بهینهسازي تأثیر بسزایی را در بهبود مدیربت منابع آبی داشته است. لذا در این مطالعه به بررسی کاربرد مدل چانهزنی نش در بهینهسازي چند هدفه مدیریتآبهاي زیرزمینی با استفاده از الگوریتم NSGA- II پرداخته شده است.
در این مطالعه ابتدا شبیهسازي با استفاده از مدل تفاضل محدود با برنامهنویسی MATLAB تهیه شد و پس از آن با الگوریتم چند هدفهي NSGA- II بهینه گشت. سپس با استفاده از مدل چانهزنی نش مقدار بهینه توابع از جبهه پرتو استخراج شد. در این مطالعه یک آبخوان فرضی با 4 چاه پمپاژ با هدف کمینهکردن افت سطح آب زیرزمینی و کمبود حجم مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج این مدل تلفیقی میزان برداشت بهینه از هر چاه را مشخص نمود و با استفاده از مدل چانهزنی میزان افت سطح آب زیرزمینی را برابر با 20/57 متر و میزان کمبود حجم را برابر با 0/297 متر مکعب برآورد نمود.
.1 مقدمه
محدودیت منابع آب سطحی و افزایش بیرویه در چند دهه اخیر باعث وارد آمدن فشار مضاعف بر آبخوانها و خسارتهاي جبرانناپذیري به منابع طبیعی کشور شده است. جهت جلوگیري از فاجعه بهوجود آمده بایستی مدیریت بهینه بهرهبرداري از آبهاي زیرزمینی به عنوان یک اصل و پایه در برنامهریزيهاي کوتاه مدت و بلند مدت مورد توجه قرار گیرد.[1]
مطالعه مستقیم آب زیرزمینی حوضه وسیع نیاز به حفر تعداد زیادي چاه اکتشافی و انجام عملیات ژئوفیزیک در محدوده مورد مطالعه دارد.که با صرف هزینههاي فراوان عملی میگردد. شبیهسازي جریان آب زیرزمینییک روش غیر مستقیم مطالعه است که با صرف هزینههاي کمترنسبت به روش مستقیم، میتواند مشکلات را تا حدودي رفع نماید.[2]گرچهآب- برداري بهینه از آبخوان انجام دادهاند که در ادامه به برخی از انها اشاره میگردد.
رضایی و همکاران - 2016 - ، ترکیب الگوریتمازدحام ذرات و سیستم استنتاج فازي را در مدیریت بهرهبرداري تلفیقی از آب سطحی و زیرزمینی در دشت نجفآباد توسعه دادند. مقایسه نتایج با دو روش معمولالگوریتم چندهدفه ازدحام ذرات حاکی از بهبود پاسخهایحاصله بود.[5] جوداوي و همکاران - - 2015، توسعه وکاربرد مدل بهینهسازي الگوي کشت و بهرهبرداري تلفیقی را با تأکید بر پارامترهاي عدم قطعیت آبخوان، برایجلوگیري از فشار بر منابع آب زیرزمینی در دشتفیروزآباد فارس، تدوین کردند. نتایج نشان داد که الگویکشت فعلی باید تغییر یابد و سطوح کشت برخی ازمحصولات بهصورت قابلتوجهی کاهش یابد.[6]
ایلز و اوز - 2013 - 1، با ترکیب دو مدل شبیهسازي و بهینهسازي میزان هزینه پمپاژو حفر چاههاي جدید در آبخوانی در کشور ترکیه را به حداقل رساندند.[7]مهدوي و همکاران - - 2012، با هدفه مطالعه و بررسی تأثیر عملیات مدیریتی بر وضعیت آبخوان دشت بهار همدان تغییرات سطح استابی با استفاده از مدل PMWIN را ارزیابی نمودند. نتایج آنها نشان داده است که اعمال سناریوهاي حذف چاههاي غیرمجاز، تغییر الگوي کشت و تغییر شیوه آبیاري باعث جلوگیري از افت سطح آب زیزمینی میشود.[8]
تیزرو2 و همکاران - 2011 - ، از مدل MODFLOW براي پیشبینی واکنش آبخوان به تغذیه مصنوعی 13 چاه حفر شده، در دو حالت ماندگار و غیرماندگار و تحت سناریوهاي متفاوت در حوضه استان همدان استفاده نمودند.نتایج این مطالعه نشان داد که احداث سازههاي تغذیه مصنوعی در مدیریت آب زیرزمینی، در بخشهایی از دشت همدان مفید خواهد بود.[9]
اینانلو و همکاران - 1390 - ، حل مسائلچندهدفه مدیریت منابع آب با استفاده از ترکیب روشتصمیمگیري چندمعیاره تاپسیس3الگوریتم بهینهسازي ازدحام ذرات را بررسی کردند. نتایج این تحقیق نشاندهندهي کاهش قابل توجه پیچیدگی- هاي محاسباتی مدلهایبهینهسازي در حل مسئله چندهدفه بهینهسازي از مخزن با لحاظ جنبههاي زیست محیطی آن بوده است.[10]
استفاده ترکیبی از تکنیکهاي شبیهسازي و بهینهسازي، روشی مفید و قدرتمند در تعیین استراتژي هاي تصمیمگیري و مدیریتی، براي بهرهبرداري اصولی از منابع آب میباشند.[11] لذا با توجه به اهیت موضوع در این مقاله به بررسی کاربرد مدل چانهزنی نش در بهینهسازي چند هدفه مدیریتآبهاي زیرزمینی با استفاده از الگوریتم NSGA- II پرداخته شده است.
.2 مواد و روش
در این مقاله کاربرد روشهاي هوشمند در بهینهسازي آبهاي زیرزمینی با استفاده از مدل عددي تفاضل محدود شبیهسازي و با الگوریتم بهینهسازي چندهدفه NSGA IIبه بهینهسازي اهداف بپرداخته شده است. در این مقاله با مدل استفاده از نرمافزار MATLAB انجام شده است.
