مدل حل اختلاف مدیریت کیفی و تخصیص آب از رودخانه‌ کرخه

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 کاندید دریافت درجه دکتری مهندسی عمران، دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه صنعتی امیرکبیر

2 استاد دانشکده عمران، دانشگاه تهران

چکیده

در این پژوهش، یک مدل حل اختلاف به منظور مدیریت کیفی رودخانه‌ و تعیین بارآلودگی مجاز آلاینده‌های ورودی به رودخانه با هدف افزایش اطمینان‌پذیری سیستم در تأمین نیاز مصرف‌کنندگان با کیفیت مطلوب، تدوین شده است. در این روش تابع حل اختلاف نش به عنوان تابع هدف مدل انتخاب شده که در آن اهداف و مطلوبیت‌های تأثیرپذیران و تصمیم‌گیران سیستم در قالب توابع مطلوبیت آنها در نظر گرفته ‌شده است و می‌تواند مبنایی برای حل اختلاف بین شرکت‌کنندگان مختلف باشد. به منظور تعیین تغییرات مکانی و زمانی غلظت کل جامدات محلول که به عنوان متغیر کیفی شاخص در این پژوهش در نظر گرفته شده، از یک مدل شبیه‌سازی کیفی رودخانه استفاده شده است. به منظور تعیین سهم بهینه برداشت آب و تخلیه فاضلاب و زه‌آب شهرها، صنایع و زمینهای کشاورزی اطراف رودخانه، مدل شبیه‌سازی کیفی رودخانه با مدل بهینه‌سازی با تابع هدف حل اختلاف نش تلفیق شده است. کارآیی این مدل با استفاده از اطلاعات کمّی و کیفی موجود در سیستم رودخانه‌ای کرخه واقع در جنوب غرب ایران از محل سد کرخه تا هورالعظیم ارزیابی شده است. نتایج نشان می‌دهند که این مدل با بهینه‌سازی میزان بار آلودگی ورودی به رودخانه می‌تواند به طور کاملاً مؤثر مطلوبیت‌های شرکت کنندگان را برآورده ساخته و به طور قابل توجهی تعداد و زمان تخلفات از حدود استانداردهای کیفی را در طول رودخانه کاهش داده و اطمینان‌پذیری تأمین نیاز با کیفیت مطلوب را افزایش دهد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

A Conflict Resolution Model for Water Allocation and River Water Quality Management

نویسندگان [English]

  • Ali Moridi 1
  • Mohammad Karamouz 2
1 PhD Candidate, Civil and Environmental Engineering Dept. Amir Kabir University of Technology
2 Professor, School of Civil Engineering, University of Tehran
چکیده [English]

In this study, a conflict resolution methodology for water quality management in a river system is presented. The proposed model maximizes an objective function based on the Nash product which includes different utility functions related to the water quality deviations from the standard limits. Simulation and optimization models are proposed to determine operating policies for river water quality management, based on evaluation of system performance to derive the most appropriate diffusing strategy for different stakeholders. The proposed model includes an integrated GA–based optimization and a water quality simulation model. Sustainability measures of system performance, termed "reliability, resiliency, and vulnerability", are calculated for each water withdrawal sector and combined into a Nash product as an objective function. The model is applied to the Karkheh River system in the southern part of Iran. The utility functions are based on the acceptable risk of the allocated water quality by different sectors, especially by the Environmental Protection Organization. The results of the proposed model show that the waste load allocation policies can significantly reduce the number and duration of deviations from the standard quality limits

کلیدواژه‌ها [English]

  • River Water Quality Management
  • Conflict Resolution
  • Nash Theory
  • Qualitative Simulation
  • Genetic algorithm
1- White, G. F. (1986). The role of scientific information in anticipation and prevention of environmental disputes, In: Geography, resources and environment, vol. 1, Selected Writing of Gilbert F. White, edited by R. W. Kates and I. Burton, 1st Ed., University of Chicago Press, 377-392.

2- Liebman, J.C., and Lynn, W.R. (1966). “The optimal allocation of stream dissolved oxygen.” Water Resources Research, 2(3), 581-591.

3- Revelle, C., Loucks, D.P., and Lynn, W.R. (1968). “Linear programming applied to stream dissolved oxygen.” Water Resources Research, 4(1), 1-9.

4- Rossman, L.A.(1989). “Risk equivalent seasonal waste load allocation.” Water Resources Research, 25(10), 2083-2091.

5- Lence, B.J., Eheart, J.W., and Brill, E.D. (1990). “Risk equivalent seasonal discharge programs for multidischarger streams.” Journal of Water Resources Planning and Management, 116(2), 170-186.

6- Burn, D.H., and Lence, B.J. (1992). “Comparison of optimization formulation for waste load allocation.” Journal of Environmental Engineering, ASCE, 118 (4), 92-108.

7- Takyi, A.K., and Lence, B.J. (1995). “Markov chain model for seasonal water quality management.” Journal of Water Resources Planning and Management, ASCE, 121 (2), 118-126.

8- Sasikumar, K., and Mujumdar, P.P. (1998). “Fuzzy optimization model for water quality management of a river system.” Journal of Water Resources Planning and Management, ASCE, 124 (2), 76-84.

9- Burn, D.H., and Yulianti, S. (2001). “Waste load allocation using genetic algorithms.” Water Resource Planning and Management, 127 (2), 121-129.

10- Kerachian, R., and Karamouz, M. (2005). “Waste-load allocation for seasonal river water quality management: Application of sequential dynamic genetic algorithms.” Journal of Scientia Iranica, 12 (2), 1-14.

11- Hashimoto, T., Stedinger, J.R., and Loucks, D.P. (1982). “Reliability, resiliency, and vulnerability criteria for water resources performance evaluation.” Water Resources Research, 18(1), 14-20.

 

12- کارآموز، م.، و کراچیان، ر. (1382). برنامه‌ریزی و مدیریت کیفی سیستم‌های منابع آب، چاپ اول، انتشارات دانشگاه صنعتی امیرکبیر، 404.

13- کارآموز، م. (1385). برنامه ریزی و مدیریت کمّی و کیفی بهره برداری و تخصیص آب با تأکید بر حل اختلاف، دانشگاه صنعتی امیرکبیر، کارفرما: معاونت پژوهشی سازمان مدیریت منابع آب ایران.

14- Saaty, T. L. (1980). The analytical hierarchy process, planning, priority, resource allocation, 1st Ed., RWS Publication,USA.

15- Saaty, T. L. (1994). “Highlights and critical points in the theory and application of the analytical hierarchy process.” European Journal of Operation Research, 74, 426-447.

16- Karamouz, M., and Moridi, A. (2006). “Risk based conflict resolution model for river water quality management.” Proc. of EWRI 2006 Conference, Nebraska, USA.