مدیریت بهره‌برداری تلفیقی تحت شرایط عدم دقت در پارامترهای آبخوان

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهرکرد

2 استادیار، دانشکده مهندسی عمران و محیط‌زیست، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، تهران

چکیده

با توجه به این که سیاست‌های حاصل از مدیریت بهره‌برداری تلفیقی می‌تواند نقش قابل توجهی در پایداری و استفاده بهینه از منابع ایفا نماید، لذا اعمال شرایط واقعی سیستم منابع آب در مدل‌های مدیریتی منجر به نزدیکی قوانین بهره‌برداری به شرایط طبیعی می‌شود. در این تحقیق از ترکیب منطق فازی و روش بهینه‌سازی مبتنی بر جستجوی تصادفی برای در نظر گرفتن عدم دقت در پارامترهای تأثیرگذار بر تغییرات تراز سطح آب زیرزمینی استفاده شد. پارامترهای مؤثر مذکور شامل ضرایب ضریب ذخیره ویژه، میزان تغذیه و تخلیه طبیعی آبخوان بود که اغلب در مدل‌های مدیریتی به‌طور جزئی و یا گذرا دیده می‌شود. با استفاده از اطلاعات هیدروژئولوژیکی منطقه و داده‌های پیزومترها، بازه تغییرات هر پارامتر برای تعیین تابع عضویت مشخص گردید. با اعمال برشهای فازی (اعداد بین صفر و یک) بر هر پارامتر تأثیرگذار و تولید بازه‌ای متناسب با آن، مدل بهینه‌سازی مبتنی بر جستجوی تصادفی به‌منظور یافتن مقادیر حداقل و حداکثر تغییرات تراز، مورد اجرا قرار گرفت. با تکرار مراحل بالا می‌توان مقدار فازی پارامتر خروجی را تعیین نمود. برای مقایسه نتایج حاصل از اعمال عدم دقت در ارائه مقادیر بهینه تخصیص، مدل بهره‌برداری تلفیقی با هدف حداقل نمودن میزان کمبود در تأمین نیازهای آبی با توجه به محدودیتهای منابع آبی موجود، تدوین گردید. در این مدل محدوده مورد مطالعه به مناطقی تقسیم و با توجه به اولویتهای هر منطقه و در نظر گرفتن اهمیت نوع مصرف و نوع منبع، میزان تخصیص‌های بهینه تعیین شد. نتایج مدل پیشنهادی نشان می‌دهد که هر چه در مدل تلفیقی شرایط واقعی سیستم منابع آبی به نحوه مطلوبی دیده شود، میزان اطمینان‌پذیری سیستم در تأمین نیازهای آبی از قابلیت بیشتری برخوردار خواهد بود. همچنین این نتایج به‌دلیل دخالت دادن نظرات تصمیم‌گیران مؤثر در تخصیص منابع آب از مطلوبیت و قابلیت اجرایی بالاتری برخوردار بود و از حالت ثباتی که در مدل‌سازی‌های معمول وجود دارد خارج شده و به‌صورت دینامیک و متناسب با سیاست‌هایی بود که برای منطقه مورد مطالعه در نظر گرفته شد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Conjunctive use Management under Uncertainty in Aquifer Parameters

نویسندگان [English]

  • Mahmoud Mohammad Rezapour Tabari 1
  • Reza Maknoon 2
  • Taghi Ebadi 2
1 Assist. Prof., Dept. of Engineering, Shahrkord University
2 Assist. Prof., Dept. of Civil and Environmental Eng., Amirkabir University of Technology, Tehran
چکیده [English]

Conjunctive use operation policies play a vital role in the sustainability of water resources and their optimal allocation. To be realistic conditions of real water resource system should be considered in simulation and derivation of operating rules of real-world water resource system. In this research, the combined fuzzy logic and direct search optimization technique is used to account for the uncertainty associated with parameters affecting groundwater table level fluctuations. These parameters include specific yields and inflow recharge and outflow discharge from the aquifer, which are typically uncertain. A membership function is determined for each parameter using hydrogeologic and piezometric data. For each membership value ( level cut), the corresponding intervals are determined. These intervals are considered as constraints on the membership value of the groundwater table level fluctuations in the optimization model. The process is repeated for other  level cuts to obtain the fuzzy number. For the uncertainty influencing the water demands, a conjunctive use model with water resources constraints is developed. Using this model, the priorities for the different zones and their optimal allocations are determined. The results show that the better the real conditions are reflected in the conjunctive use model, the better will the system be reliably capable of handling the water demands. The results of the proposed model also indicate that it present reliable allocations compared to the static conventional models and that it performs more desirably and practically in allocating supplies to water demands as it duly includes the opinions of the decision-makers involved.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Conjunctive use
  • Uncertainty
  • Fuzzy-Set Theory
  • Groundwater modeling
  • Reliability

1- کوره‌پزان، ا. (1384) اصول تئوری مجموعه‌های فازی و کاربردهای آن در مد‌‌ل‌سازی مسائل مهندسی آب، چاپ اول، انتشارات جهاد دانشگاهی واحد صنعتی امیرکبیر.

2- Zadeh, L.A.(1965). “Fuzzy sets.” Inf. Control, 8, 338-353.

3- Dou, C., Woldt, W., Dahab, M., and Bogardi, I.(1997b). “Transient groundwater flow simulation using fuzzy set approach.” Groundwater, 35, (2), 205-215.

4- Revelli, R., and Ridolfi, L. (2002). “Fuzzy approach for analysis of pipe networks.” J. of Hydraulic Engineering, 128 (1), 93-101.

5- Guan, J., and Aral, M.M. (2005). “Remediation system design with multiple uncertain parameters using fuzzy sets and genetic algorithm.” J. Hydrol. Eng., 10 (5), 386-394.

6- Nilsson, B., Højberg, A.L., Refsgaard, J.C., and Troldborg, L. (2007). “Uncertainty in geological and hydrogeological data.” Hydrology and Earth System Sciences, 11, 1551-1561.

7- Chan Hilton, A.B., and Culver, T.B. (2005). “Groundwater remediation design under uncertainty using genetic algorithms.” J. of Water Resources Planning and Management, 131 (1), 25-34.

8- Buras, N. (1963). “Conjunctive operation of dams and aquifers.” J. of the Hydraulics Division, 89( 6), 111-132.