طراحی و بهره‌برداری بهینه از سیستم ذخیره سیکلی توده‌ای

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کارشناس ارشد مهندسی مدیریت منابع آب، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 استادیار دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

3 استاد دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران

چکیده

بهره‌برداری تلفیقی از آبهای سطحی و زیرزمینی، رویکردی برتر در مدیریت منابع آب است. در مقایسه با ساخت سد، استفاده از آبهای زیرزمینی دارای مزایایی می‌باشد. معمولاً، هزینه کمتر، کاهش تبخیر و رسوب گذاری، کاهش مشکلات کیفی آب و کاهش مشکلات اجتماعی و فرهنگی برخی از این مزایا می‌باشند. به منظور کاهش مشکلات اساسی مخازن سطحی بزرگ، سیستم ذخیره سیکلی به عنوان یک انتخاب می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. سیستم ذخیره سیکلی، سیستمی ترکیبی است، متشکل از دو زیر سیستم آب سطحی (شامل مخزن سطحی و رودخانه) و آب زیرزمینی (مخزن زیرزمینی یا آبخوان)که همراه با تغذیه مصنوعی قادر به تأمین نیاز منطقه با قابلیت اعتماد نسبتاً بالایی می‌باشد. به منظور بهینه‌سازی در این سیستم‌ها، روابط هیدرولیکی بین تمام اجزای سیستم باید در نظر گرفته شود که متأسفانه در بسیاری از مطالعات از آن صرفنظر می‌شود. در این تحقیق مدلی جهت طراحی و بهره‌برداری به همراه فرمان بهره‌برداری بهینه با رویکرد توده‌ای تهیه شده است. مدل بهینه‌سازی حاصل به شکل یک مدل غیرخطی است. به منظور ارزیابی مدل، نتایج حاصل از این مدل با نتایج حل مدل با رویکرد توزیعی مقایسه شده است و بدین ترتیب کارآیی مدل‌های توده‌ای در حل مسائل سیستم‌های ذخیره سیکلی مورد بررسی قرار گرفته است. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Optimum Design and Operation of Cyclic Storage Systems; Lumped Approach

نویسندگان [English]

  • Leila Ostadrahimi 1
  • Abdolah Ardeshir 2
  • Abbas Afshar 3
1 Grad. Student of Water Resources Management, Amirkabir University of Technology
2 Assistant Professor, Department of Civil and Environmental Engineering, Amirkabir University of Technology
3 Professor, Department of Civil Engineering, Iran University of Science and Technology
چکیده [English]

Conjunctive use of surface and groundwater resources is a preferred approach in water resources management. Compared to dam construction, groundwater has certain advantages, among which are less costs, less sedimentation and evaporation, fewer water quality problems, and less social and cultural problems. To reduce the major problems associated with the development of large-scale surface impoundment systems, cyclic storage systems can be used as an alternative. A cyclic storage system (CYCS) is an integrated interactive system consisting of two subsystems of surface water storage (reservoir) and groundwater; this system together with artificial recharge is able to satisfy the predefined demands with rather high reliability. In order to optimize these systems, one must consider the hydraulic interactions between all the components, but unfortunately it has been neglected in many studies. In this article, a nonlinear optimization model for design and operation of cyclic storage systems has been developed using the lumped approach. In order to evaluate the model, its results have been compared with the results of a model in which distributed approach had been deployed, and so the efficiency of lumped models to solve the problems of cyclic storage systems has been investigated.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Cyclic Storage Systems
  • Conjunctive use
  • Groundwater
  • Surface water
  • Lumped Model
1- Chaudhry, M. T., Labadie, J. W., Hall, W. A., and Albertson, M. L. (1974). “Optimal conjunctive use model for Indusbasin.” J. Hydraul. Div., ASCE, 100 (5), 667-687.

2- Buras, N. (1963). “Conjunctive operation of dams and aquifers.” J. Hydraul. Div., ASCE, 89 (6), 111-131.

3- Eshett, A., and Bittinger, M. W. (1965). “Stream-aquifer system analysis.” J. Hydraul. Div., ASCE, 91 (6), 153-164.

4- Neiswand, G. H., and Granstrom, M. L. (1971). “A chance-constrained approach to conjunctive use of surface waters and groundwater.” Water Resour. Res., 7 (6), 1425-1436.

5- Lettenmaier, D. P., and Burges, S. J.  (1982). “Cyclic storage: a preliminary analysis.” Ground Water, 20 (3), 278-288.

6- Rashton, K .R., and Tomlinson, L. M. (1981). “Operation policies for a surface groundwater system.” Water Res. Bull., 17 (3), 406-413.

7- Coe, J. J. (1990). “Conjunctive use-advantages, constraints, and examples.” J. Irr. Drain. Eng., ASCE, 116 (3), 427-443.

8- Philbrick, C. R., and Kitanidis, P. K. (1998). “Optimal conjunctive-use operations and plans.” Water Resour. Res., 34 (5), 1307-1316.

9- Basagaoglu, H., Marino, M. A., and Shumway, R. H. (1999). “δ-Form approximating problem for a conjunctive water resource management model.” Advances in Water Resources, 23, 69-81.

10- علیمحمدی، س. (1384). طراحی و بهره برداری بهینه تلفیقی از سیستم آبهای سطحی و زیر زمینی- رویکرد ذخیره سیکلی. پایان نامه برای دریافت مدرک دکترا در مهندسی عمران، دانشگاه علم و صنعت ایران، دانشکده عمران، تهران.

11- مهندسین مشاور آبفن. (1379). گزارش مطالعات طرح سد کینه ورس و سازه های وابسته، تهران.