كاهش ريسك تخصيص منابع آب در حوضه آبريز زاينده رود تحت سناريوهاي اقليمي با استفاده از مدل شبيه ساز-بهينه ساز دوهدفه با تكيه بر روش هاي فازي

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

عمران

كارشناسي ارشد

ريسك به معناي احتمال وقوع پديده‌ي ناخوشايند است كه در منابع آب عموما به صورت تابعي از خطرات ( سيلاب، خشكسالي) و آسيب¬پذيري منابع آب و مصرف¬كنندگان تعريف مي‌شود. بنابراين تحليل ريسك خشكسالي در مديريت منابع آب را مي‌توان به تحليل اثرات ناشي از خشكسالي و آسيب¬پذيري در هر دو بخش منابع و مصارف نسبت داد. در دهه‌هاي گذشته محققان با در نظر داشتن رويكرد مديريت جامع آب¬هاي سطحي و زيرزميني سعي بر كاهش مشكلات و افزايش اعتماد مصرف¬كنندگان داشته¬اند. از اين رو، استفاده از برنامه¬ريزي چندهدفه كه قادر به درنظرگرفتن ابعاد مختلف منابع و مصارف آب‌هاي سطحي و زير زميني مي‌باشد در مديريت جامع منابع آب و كاهش ريسك‌ ناشي از آن از اهميت بسيار زيادي برخوردار است. هدف از اين تحقيق، بررسي راهكارهاي كاهش ريسك مصرف¬كنندگان و منابع در هر دو بخش آب‌هاي سطحي و زيرزميني مي‌باشد. به اين منظور، ابتدا شاخص جامع خشكسالي با استفاده از داده‌هاي هواشناسي، هيدرولوژيكي، كاربري اراضي، حجم آبخوان‌ها و مخازن در هر ماه به عنوان معيار خطرپذيري محاسبه شد. سپس بعد از تعريف معيار آسيب¬پذيري مصارف و منابع آب سطحي و زيرزميني، مدل بهينه¬سازي با كمك الگوريتم NSGA-II و اهداف كمينه¬سازي ريسك منابع آب و كمينه¬سازي ريسك مصارف در حوضه‌ي آبريز زاينده رود توسعه داده شد. مدل مذكور در دوره‌ي تاريخي از سال 1377 تا سال 1396 آبي اجرا و عملكرد آن با دوره‌ي تاريخي مقايسه شد. نتايج حاصل نشان از برتري كلي مدل بهينه¬سازي در هر دو بخش آب‌هاي سطحي و زيرزميني دارد. سپس به منظور بررسي سياست‌هاي مختلف تخصيص آب در سال‌هاي آينده، پنج سناريوي مختلف به صورت 1- ادامه روند موجود ( كه در ابتداي دوره از داده‌هاي دوره‌ي تاريخي استفاده مي‌گردد.) 2- ادامه روند بهينه¬سازي¬شده (كه در ابتداي دوره از نتايج مدل بهينه¬سازي دوره‌ي تاريخي استفاده مي‌شود.) 3- سناريوي مديريت تقاضا ( اين سناريو، وضعيت حوضه را در صورت اعمال سياست‌هاي كاهش هدررفت و صرفه¬جويي در مصرف آب سطحي ارزيابي مي‌كند.) 4- سناريوي مديريت تأمين (اين سناريو، وضعيت حوضه را درصورت بهره‌¬برداري از طرح‌هاي انتقال آب سطحي در سال‌هاي آينده بررسي مي‌كند.) و 5- سناريوي مديريت توأمان تأمين و تقاضا (اين سناريو،‌ فرضيات دو سناريوي مديريت تقاضا و مديريت تأمين را با هم در نظر مي‌گيرد.) از سال 1396 تا 1418 آبي بررسي و ارزيابي شد. به منظور اعمال اين سناريوها در مدل بهينه¬سازي در قدم اول داده‌هاي بارش و دماي مدل‌هاي اقليمي سه سناريوي اصلي گزارش ششم، SSP126، SSP245،SSP585، در هر ايستگاه ارزيابي شدند و مناسب¬ترين مدل¬ها انتخاب شده و پس از تركيب آنان، مدل تركيبي در هر دو بخش بارش و دما توسعه يافت. هدف اصلي از داده‌هاي بارش و دماي مدل¬هاي اقليمي، محاسبه‌ي شاخص¬هاي خشكسالي و همچنين توسعه‌ي مدل بارش-رواناب بر مبناي سيستم انفيس و با هدف توليد رواناب طبيعي مخزن سد زاينده رود مي‌باشد. مدل انقيس بارش-رواناب ذكر شده در اين تحقيق با استفاده از داده‌هاي بارش ، دماي ميانگين و رواناب طبيعي مشاهداتي ماهانه‌ي دو زير‌حوضه‌ي چلگرد-قلعه شاهرخ و بويين-مياندشت مدل انفيس در هر دو زير‌حوضه‌‌ آموزش و تست شد (زيرحوضه‌ي چلگرد-قلعه شاهرخ از آذر ماه سال 1380 تا 1396 به مدت 166 ماه آموزش و 38 ماه آزمون. همچنين در بويين-مياندشت از آبان‌ماه سال 1386 به مدت 92 ماه آموزش و 39 ماه آزمون). پس از آن، در دوره‌ي آينده، از مدل شبيه‌ساز رواناب طبيعي به منظور محاسبه‌ي رواناب طبيعي ورودي سد با استفاده از داده‌هاي بارش و دماي مدل‌هاي اقليمي استفاده مي‌گردد و در نهايت پس از آماده سازي مدل بهينه‌ساز و اجراي آن در هر سناريوي مديريتي، مشخص شد كه به طور كلي سناريوي مديريت توأمان تأمين و تقاضا با ميانگين ريسك مصرف‌كنندگان و منابع 1/18 و6/9 درصد و ميانگين حجم مخزن سد 1108 ميليون متر‌مكعب در كل دوره‌ي پيش‌يابي حوضه عملكرد مناسب‌تري نسبت به بقيه‌ي سناريوها دارد و همچنين مشخص شد كه اگر سياست‌هاي مديريتي جديدي در بخش كنترل مصرف و يا تأمين نيازها در نظر گرفته نشود؛ ريسك مصرف¬كنندگان و منابع در زيرحوضه‌ها به تدريج افزايش مي‌يابند. ( ريسك ميانگين مصارف و منابع حوضه در انتهاي دوره در سناريوهاي ادامه روند موجود 1/19 و 4/14 و در سناريوي ادامه روند بهينه سازي شده به ترتيب 5/19 و 1/15 درصد در مقايسه با ريسك ميانگين انتهاي دوره‌ي مصارف 1/18، 5/18 و 8/18 و ريسك منابع 6/9، 9/10 و 2/10 درصد به ترتيب در سناريوهاي مديريت توأمان تأمين و تقاضا، مديريت تأمين و مديريت تقاضا مي‌باشد .)

222991

مهندسي و مديريت منابع آب

مهندسي عمران

دانشگاه صنعتي اصفهان