كليه حقوق مادي مرتبط بر نتايج مطالعات، ابتكارات و
نوآوري هاي ناشي از تحقيق موضوع اين پايان نامه
متعلق به دانشگاه رازي است.
دانشکده فني ‌مهندسي
گروه مهندسي عمران
پايان نامه جهت اخذ درجه کارشناسي ارشد رشته مهندسي عمران
گرايش آب
عنوان پايان نامه
مديريت مخازن سدهاي حوضه گاماسياب استان کرمانشاه با استفاده از مدل WEAP
استاد راهنما:
دکتر ميترا جوان
دکتر افشين اقبالزاده
استاد مشاور:
دکتر عطا اميني
نگارش:
محمدرحيم قاسمي
مهر ماه 1393
تقدير و تشکر
اکنون که اين رساله به پايان رسيده است، لازم ميدانم تا مراتب تشکر و قدرداني خود را از افراد ذيل اعلام نمايم:
– استاد گرانقدر و دلسوز، جناب آقاي دکتر عطا اميني، خانم دکتر ميترا جوان و آقاي دکتر افشين اقبالزاده که به طور شبانهروزي در تمامي مراحل انجام اين پاياننامه راهنماي بنده بودند.
– پدر و مادرم که براي موفقيت من سالها از خود گذشتگي کردند و همسر مهربانم که در اين چند وقت ياري بسياري به من رساند.
چکيده
امروزه آب به عنوان کليد توسعه، در جوامع بشري اهميت فوقالعادهاي پيدا کرده و کشور ايران نيز از اين قاعده مستثني نميباشد. بويژه آنکه اين کشور در منطقه خشک و نيمه خشک جهان قرار دارد. شرايط آب و هوايي حاكم بر استان کرمانشاه و محدوديت هاي موجود در منابع آب زيرزميني، بهره وري بيشتر از منابع آب هاي سطحي را اجتناب ناپذير مي نمايد. از سوي ديگر عدم بهره برداري از پتانسيل آبهاي سطحي استان، افزايش جمعيت و به تبع آن افزايش نيازها در سنوات اخير، باعث برداشت بيرويه و غير اصولي از منابع آب زيرزميني اغلب دشتهاي استان شده است. در دهههاي گذشته با رشد قابليتهاي نرمافزاري، امکان توسعه مدلهاي رايانهاي فراهم شده است که به نوبه خود نقش بسزايي در بهينهسازي و شبيهسازي منابع آب داشته است. امروزه تجزيه و تحليل مسائل منابع آب با استفاده از مدلهاي هيدرولوژيکي که فرآيندهاي از قبيل بارش، تبخير، نفوذ و رواناب را شبيهسازي ميکنند، از جايگاه ويژهاي برخوردار است. يکي از پر کاربردترين اين نرمافزارها در سالهاي اخير نرمافزار WEAP بوده است. WEAPدر زمينه برنامهريزي و ارزيابي پروژههاي آبي، اجزاي مختلف يک حوضه و رودخانه را گرد هم ميآورد. اين تحقيق در حوضه گاماسياب که زير حوضه شمال شرقي حوضه کرخه است، انجام شده است. هدف از اين تحقيق بررسي جامع منابع آب سطحي حوضه گاماسياب با توجه به سدهاي در دست ساخت و مطالعه بوده است. بخش اعظم اين حوضه در استان کرمانشاه و سرشاخه آن در استان همدان قرار دارد. رودخانه اصلي اين حوضه رودخانه گاماسياب است که برروي شاخههاي آن در استان کرمانشاه سدهاي جاميشان، قشلاق عليا و آناهيتا (کبوتر لانه) در دست ساخت، و سد بيستون در پايين دست آنها در دست مطالعه است. بمنظور ساخت مدل WEAP تعريف مسئله قالب زماني، محدوده مکاني، اجزاي سيستم و طراحي مسئله انجام گرديده است. سپس با اعمال سناريوهاي مختلف وضعيت طرح در شرايط آينده با توجه به سياست گذاريهاي موجود، سنجيده شده است. در اين پژوهش دادههاي هيدرولوژيکي 41 ساله حوضه گاماسياب جهت کاليبراسيون مورد استفاده قرار گرفته است و سناريوها نيز در دوره اي 40 ساله جهت بررسي عملکرد سد و نيز تأثير سدهاي بالادست بر سد پايين دست، با کمک نرمافزار WEAP، به کار گرفته شدهاند. در شبيهسازي حوضه، از روش مونتانا جهت برآورد نياز زيست محيطي استفاده و گامهاي زماني بصورت ماهانه در نظر گرفته شده است. نتايج به دست آمده نشانگر عملکرد مناسب سد بيستون در تأمين نيازهاي مربوطه بوده است. سدهاي بالا دست با کمبود آب در تأمين تقاضاهاي حوضه مواجه بوده و براي جبران بايد راهکارهاي مناسبي انديشيده شود. بيشترين کمبود در بخش کشاورزي سد قشلاق مشاهده شده است و توان تعريف شده انتقال خط انتقال آب از رودخانه گاماسياب به سد بيستون مناسب مي باشد.
کلمات کليدي: مديريت منابع آب، حوضه گاماسياب، استان کرمانشاه، آب سطحي، مدل WEAP
فهرست مطالب
عنوان صفحه
فصل اول: کليات
1-1 مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..2
1-2 مصارف آب ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..2
1-3 مديريت جامع منابع آب………………………………………………………………………………………………………………………………….3
1-3-1 مفاهيم…………………………………………………………………………………………………………………………………………………..4
1-3-2 مديريت جامع حوضه رودخانه………………………………………………………………………………………………………………5
1-3-3 استفاده از مدلسازي در مديريت و برنامه ريزي منابع آب………………………………………………………………….6
1-4 نرمافزار WEAP…………………………………………………………………………………………………………………………………………….6
1-5 اهداف تحقيق…………………………………………………………………………………………………………………………………………………..8
1-6 ضرورت تحقيق…………………………………………………………………………………………………………………………………………………9
1-7 ساختار پايان نامه…………………………………………………………………………………………………………………………………………….10
فصل دوم: پيشينه تحقيق
2-1 مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………………………………..12
2-2 مدلسازي سيستمهاي منابع آب در سطح حوضه آبريز………………………………………………………………………………12
2-2-1 شبيه سازي سيستم منابع آب……………………………………………………………………………………………………………13
2-2-2 انواع روشهاي شبيه سازي………………………………………………………………………………………………………………..14
2-2-3 بهينه سازي منابع آب………………………………………………………………………………………………………………………..16
2-2-3-1 انواع مدلهاي بهينهسازي…………………………………………………………………………………………………………….17
2-2-4 انواع مدلهاي هيدرولوژيکي……………………………………………………………………………………………………………..23
2-3 مديريت منابع آب………………………………………………………………………………………………………………………………………..25
2-3-1 تعريف مسأله و انتخاب متدولوژي…………………………………………………………………………………………………….25
2-3-2 محدوده مکاني، افق زماني و مقياس…………………………………………………………………………………………………25
2-3-3 تمام فرآيندهاي هيدرولوژيکي…………………………………………………………………………………………………………..25
2-3-4 تعيين دادههاي مورد نياز و آماده سازي آنها………………………………………………………………………………….. 26
2-3-5 تشکيل مدل، واسنجي و اعتبار سنجي…………………………………………………………………………………………….26
2-3-6 ارزيابي گزينههاي مديريتي………………………………………………………………………………………………………………27
2-4 مديريت يکپارچه منابع آب ……………………………………………………………………………………………………………………….27
2-5 انتخاب مدل ……………………………………………………………………………………………………………………………………………..29
2-5 مدل WEAP …………………………………………………………………………………………………………………………………………32
2-6 پيشينه استفاده از مدل مديريتي WEAP ……………………………………………………………………………………………34
فصل سوم: مواد و روش
3-1 مقدمه ……………………………………………………………………………………………………………………………………………………..41
3-2 ابعاد مکاني مسئله ………………………………………………………………………………………………………………………………….41
3-3 حوضه رودخانه ……………………………………………………………………………………………………………………………………….43
3-3-1 رودخانه گاماسياب ……………………………………………………………………………………………………………………….43
3-3-2 رودخانه خرمرود ………………………………………………………………………………………………………………………….44
3-3-3 رودخانه دينور ……………………………………………………………………………………………………………………………..44
3-4 دادههاي هيدرولوژيکي ………………………………………………………………………………………………………………………….45
3-4-1 ايستگاههاي حوضه ……………………………………………………………………………………………………………………..46
3-4-1-1 ايستگاه پلچهر ………………………………………………………………………………………………………………..46
3-4-1-2 ايستگاه دوآب ………………………………………………………………………………………………………………….46
3-4-1-3 ايستگاه آران ……………………………………………………………………………………………………………………47
3-4-1-4 ايستگاه پلحاجي آباد …………………………………………………………………………………………………….47
3-4-1-5 ايستگاه حيدر آباد ………………………………………………………………………………………………………….47
3-4-1-6 ايستگاه پيرسلمان ………………………………………………………………………………………………………….47
3-4-1-7 ايستگاه کله جوب ………………………………………………………………………………………………………….47
3-4-2 دبي رودخانه …………………………………………………………………………………………………………………………….48
3-4-3 تبخير ……………………………………………………………………………………………………………………………………….50
3-5 سدهاي حوضه ……………………………………………………………………………………………………………………………………50
3-6 تقاضاي آب …………………………………………………………………………………………………………………………………………53
3-6-1 نياز کشاورزي …………………………………………………………………………………………………………………………..53
3-6-2 نياز صنعت ……………………………………………………………………………………………………………………………….54
3-6-3 نياز شرب …………………………………………………………………………………………………………………………………55
3-6-4 نياز زيست محيطي …………………………………………………………………………………………………………………56
3-7 واسنجي و اعتبار سنجي مدل …………………………………………………………………………………………………………..56
3-7-1 گام زماني ………………………………………………………………………………………………………………………………..56
3-7-2 واسنجي مدل ………………………………………………………………………………………………………………………….57
3-7-3 اعتبار سنجي مدل ………………………………………………………………………………………………………………….58
فصل چهارم: بررسي سناريوهاي مختلف
4-1 مقدمه …………………………………………………………………………………………………………………………………………..64
4-2 سناريوي 1 …………………………………………………………………………………………………………………………………..64
4-2-1 سناريوي 1 الف …………………………………………………………………………………………………………………65
4-2-2 سناريوي 1 ب …………………………………………………………………………………………………………………..66
4-3 سناريو 2 ………………………………………………………………………………………………………………………………………67
4-3-1 سناريو 2 الف …………………………………………………………………………………………………………………….67
4-3-2 سناريو 2 ب ………………………………………………………………………………………………………………………69
4-4 سناريو 3 ……………………………………………………………………………………………………………………………………..70
فصل پنجم: نتيجه گيري و پيشنهادات
5-1 مقدمه ………………………………………………………………………………………………………………………………………..74
5-2 نتيجه گيري ………………………………………………………………………………………………………………………………74
5-3 پيشنهادات ……………………………………………………………………………………………………………………………….75
منابع ……………………………………………………………………………………………………………………..77
پيوست …………………………………………………………………………………………………………………………………………….80
فهرست اشکال
شکل صفحه
فصل دوم: پيشينه تحقيق
شکل 2-1 نمونه شبکه گره يال در نرمافزار WEAP …………………………………………………………………………………………..14
شکل 2-2 گستره مدلهاي شبيهسازي از دادهگرا تا فرآيندگرا……………………………………………………………………………..15
فصل سوم: مواد و روش
شکل 3-1 موقعيت حوضه گاماسياب …………………………………………………………………………………………………………………….42
شکل 3-2 طرح شماتيک رودخانه و ايستگاههاي حوضه ………………………………………………………………………………………45
شکل 3-3 ميانگين سالانه دبي عبوري در ايستگاه پل چهر ………………………………………………………………………………….49
شکل 3-4 مقايسه دبي شبيه سازي شده با دبي اندازگيري شده …………………………………………………………………………58
شکل 3-5 درصد زماني حجم سد آناهيتا (کبوترلانه) در ضرايب مختلف نيازها ………………………………………………….59
شکل 3-6 درصد زماني حجم سد بيستون در ضرايب مختلف نيازها ………………………………………………………………….60
شکل 3-7 درصد زماني حجم سد قشلاق در ضرايب مختلف نيازها …………………………………………………………………….61
شکل 3-8 درصد زماني حجم سد جاميشان در ضرايب مختلف نيازها ………………………………………………………………..61
شکل 3-9 مقايسه نمودار درصد زماني حجم سدهاي حوضه در حالت پر يا خالي……………………………………………62
فصل چهارم: نتايج
شکل 4-1 طرح شماتيک سناريو 1 ……………………………………………………………………………………………………………………..64
شکل 4-2 نمودار درصد زماني حجم سد بيستون در سناريو 1 الف …………………………………………………………………..65
شکل 4-3 مقايسه نمودار درصد زماني حجم سد بيستون در سناريو 1 الف و ب ……………………………………………..67
شکل 4-4 درصد پوشش نيازهاي حوضه در سناريو 2 الف ………………………………………………………………………………..68
شکل 4-5 نمودار درصد زماني حجم سدهاي حوضه گاماسياب سناريو2 الف …………………………………………………..69
شکل 4-6 مقايسه نمودار درصد حجم سد بيستون در دو حالت سناريو 2 ……………………………………………………….70
شکل 4-7 درصد پوشش نيازهاي حوضه ……………………………………………………………………………………………………………71
شکل 4-8 حجم پوشش نيافته نيازهاي حوضه در سناريو 3 ……………………………………………………………………………..71
فهرست جداول
جدول صفحه
فصل سوم: مواد و روش
جدول 3-1 مشخصات فيزيوگرافي دشتهاي مطالعاتي رودخانه گاماسياب ………………………………………………………..43
جدول 3-2 مشخصات جغرافيايي ايستگاههاي حوضه ……………………………………………………………………………………………48
جدول 3-3 ميزان تبخير از سطح آزاد در محل ساختگاه سد ……………………………………………………………………………….50
جدول 3-4 مشخصات سدهاي حوضه ……………………………………………………………………………………………………………………53
جدول 3-5 متوسط مصرف سرانه شهري کل محدوده طرح …………………………………………………………………………………55
جدول 3-6 ميزان نياز زيست محيطي (مترمکعب بر ثانيه) ………………………………………………………………………………….56
فصل چهارم: نتايج
جدول 4-1 درصد اعتماد پذيري در پوشش نيازهاي سد هاي حوضه سناريوي 2 ……………………………………………..68
فصل اول
کليات
1-1 مقدمه
تامين آب تميز مبناي اصلي استفاد? پايدار از منابع طبيعي است. در سال 1940 حجم آب تميز مصرفي جهان 1500 کيلومتر مکعب در سال بوده است حال آنکه در سال 2000 اين مقدار به 5000 کيلومتر مکعب در سال رسيده است. تعداد کشورهايي که با بحران آب مواجه هستند از 7 کشور در سال 1955 به 20 کشور در سال 2000 رسيدهاند و اين تعداد به 34 کشور در سال 2025 خواهند رسيد. اصلي ترين موضوعات جهاني در قرن 21 عبارتند از امنيت غذايي و کيفيت محيط زيست که هر دو موضوع به مديريت حوزههاي آبخيز بستگي دارند. همچنين محدوديت منابع، رشد جمعيت، خصوصيت روان بودن آب، فعاليتهاي اقتصادي و به تبع آن رشد تقاضاي آب باعث شده است که خصوصيات هيدرولوژيکي حوضه آبريز، خصوصيات اقتصادي-اجتماعي ذينفعان و خصوصيات زيست محيطي رودخانه بيش از پيش به هم پيوسته گردند. به همين علت امروزه اثرات يکي بر ديگري در فاصلهاي نزديکتر و زماني کوتاهتر نمودار گشته و در بلند مدت روند عرضه و تقاضاي آب در حوضه آبريز را دچار تغييرات شديدتري مينمايد. عدم توجه به تعامل خصوصيات هيدرولوژيکي، اقتصادي-اجتماعي و زيست محيطي، تخصيص آب به متقاضيان را با محدوديت مواجه ميکند. از اين رو جهان با معضلات فزاينده اي در زمينه بهبود کيفيت آب و تامين تقاضاي روبه رشد آن، مواجه است.
1-2 مصارف آب
استفاده از آب به دو دسته عمده تقسيم ميگردد:
1- استفادههاي مصرفي آب (آبياري کشاورزي، صنعتي و شهري)
2- استفادههاي غير مصرفي آب (برق آبي، تفريحي و زيست محيطي)
در کشورهاي جهان از بين استفادههاي مصرفي آب، آبياري بيشترين سهم را داراست (حدود 70% که اين مقدار در ايران حدود 92% ميباشد)[1]. اين درحالي است که با رشد جمعيت علاوه بر مصارف آبياري، نياز مصارف شهري و صنعتي نيز در حال افزايش است. اين مسئله سبب رقابت بين مصرف کنندگان شده، که تبعاً نيازمند راهکارهاي جديدي جهت مديريت عرضه آب است. عليرغم توسع? تکنولوژي و تکنيکهاي کشاورزي، در بسياري از مناطق جهان توليد مواد غذايي و رشد جمعيت نه تنها همگون نيست (تعدادي از کشورهاي آفريقايي)، بلکه حتي با افزايش درخواست مواد غذايي مواجه هستيم. اگرچه نقش عوامل مديريتي و سياسي در تأمين مواد غذايي انکار ناپذير است، اما تنزل کميت و کيفيت منابع خاک و آب دليل اصلي کمبود مواد غذايي است. با توجه به اينكه آب يكي از نهادههاي توليد اكثر بخشهاي اقتصادي است، مقدار توليد و شاخصهاي اقتصادي-اجتماعي وابسته به آن، مانند؛ اشتغال نيروي كار، درآمد حاصل از فروش توليدات و ارزش افزوده توليد، عرضه كمي و كيفي آب را با محدوديت مواجه ميكند.
سياستگذاران و تصميمگيران زمينه تخصيص آب با توجه به بهم پيوستگي خصوصيات هيدرولوژيكي، اقتصادي-اجتماعي-زيست محيطي، و براي پرهيز از اشتباه در تصميمگيري سعي ميكنند اولويتهاي لازم را براي لحاظ اين به هم پيوستگي، در تحليل سياستها و ارزيابي دقيقتر اثرات آنها اعمال نمايند. به همين علت رويكرد برنامهريزي مبتني بر مديريت عرضه1 كه با هدف بيشينه سازي عرضه آب براي تقاضاهاي آبي عمل ميكند، امروزه به رويكرد مديريت توامان عرضه و تقاضاي2 آب تبديل ميگردد.
1-3 مديريت جامع منابع آب
مفهوم مديريت جامع منابع آب در دهه ?? قرن بيستم ميلادي در پاسخ به مشكلات مديريت آب مطرح گرديد. در مديريت جامع منابع آب به جاي بهرهگيري از روش قديمي مديريت از بالا به پايين يا به عبارت ديگر برنامهريزي جامع آب كه در آن تمركز بر روي موجوديت آب و توسعه منابع است، از روش جديدتر مديريت از پايين به بالا يا به عبارت ديگر برنامهريزي جامع سياستهاي آب كه در آن اندركنش موجود بين بخشهاي مختلف نيز دخيل گرديده است، استفاده ميشود.
يکي از نکات اساسي در تعريف و اعمال برنامهريزي و مديريت يکپارچه منابع آب، تأکيد بر تمرکز برنامهريزي و مديريت در مقياس و سطح حوضه آبريز به عنوان واحد مکاني تحليل به جاي اکتفا به برنامهريزي مجزا در سطح پروژههاي منفرد است. بنابراين پرواضح است که برنامهريزي تخصيص بهينه منابع آب بين مصارف و محلهاي مصرف رقيب نيز بايستي در واحد مکاني و اشل حوضه آبريز صورت پذيرد. در نتيجه مديريت يکپارچه منابع آب در سطح حوضه آبريز3 و يا IRBM، موضوعي داراي اهميت و قابل توجه براي طراحان، برنامهريزان، مديران و قانون گذاران حيطه مسائل آب بوده که در آن به موضوع مديريت سيستمهاي آبي بعنوان امري تأثيرگذار در محيط طبيعي و اجتماعي-اقتصادي در برگيرنده آنها پرداخته ميشود.
اگر مديريت يکپارچه منابع آب در حوضه آبريز را به معناي رعايت يکپارچگي و جامعنگري از منظر:
1- احتساب و تحليل تمامي عناصر و المانهاي پخش شده در گستره مکاني سيستم با هم و روي هم و در تعامل با هم (Spatial Integrity)
2- يکپارچگي تحليل در گستره زماني و يا به عبارتي توجه به شرايط هم حال و هم آينده و تغيير پذيري رفتار حوضه در اشل زماني مناسب و معرف (Temporal Integrity)
3- ديدن منابع آب سطحي و زيرزميني و حتي منابع خاک با هم و در تعادل با هم (Resource Integrity) در کنار مديريت مصارف به شکل يکپارچه تحت معيارها و اولويتبنديهاي مختلف (Demand Management)
4- احتساب همزمان اهداف کمي در کنار اهداف کيفي (Quantity-Quality Integrity)
5- پذيرش و لحاظ کردن تعدد اهداف تأمين آب، توليد برق، کنترل سيلاب، حفظ اکولوژي و محيط زيست (Multi-Objective Aspects)، ضمن توجه به ملاحظات اقتصادي-اجتماعي و مناسبات اداري و سازماني (Institutional Aspects) در سطح حوضه آبريز
بدانيم، طبيعتا بايستي در جستجوي آندسته از روشها و مدلهاي رياضي و تحليل سيستمي باشيم که قابليت و سنخيت بيشتر در احتساب جنبههاي پنجگانه فوق از مديريت يکپارچه را دارا ميباشند. اصولا با گسترش افق ديد و تحليل از برنامهريزي براي يک طرح و پروژه مضوعي و محلي خاص به برنامهريزي در سطح و اشل بسيار بزرگتر نظير کل حوضه آبريز و حتي برهمکنش آن با حوضه مجاور، هدف اصلي استفاده از يک رويکرد مبتني بر يکپارچهنگري و تبع تحليل و مدلسازي يکپارچه، آنهم با پتانسيل يکپارچهنگري از جنبههاي مختلف اشاره شده در بالا و نه صرفا جنبه مکاني آن است. اين خصوصيت مهم واقعيتي است که متدولوژي و روشهاي تحليل و مدلسازي متعاقب آن خود بخود بايستي در برابر آن پاسخگو باشند. بنابراين توانايي در برآوردن نياز فوق است که مبناي انتخاب متدولوژي و روشهاي تحليل سيستمي مؤثر و سپس مدلها و بستههاي نرمافزاري توسعه يافته بر اساس اين روشها در برنامهريزي تخصيص آب در سطح حوضه آبريز خواهند بود. که اين تحقيق در راستاي اعمال اصول فوق در سطح حوضه آبريز گاماسياب انجام ميپذيرد.
1-3-1 مفاهيم
در اين قسمت مفاهيم مرتبط با مديريت جامع منابع آب تعريف ميگردد:
1- توسعه منابع آب: فعاليتهاي معمولا فيزيكي، كه منجر به استفاده سودمند از منابع آب با منظورهاي منفرد يا چندگانه ميگردد.
2- برنامهريزي منابع آب4: برنامهريزي، توسعه، ذخيره و تخصيص منابع محدود (درون بخشي يا بين بخشي)، منطبق با موجوديت و تقاضا است و با در نظر گرفتن مجموعه كاملي از اهداف ملي، محدوديتها و علايق ذينفعان.
3- مديريت منابع آب5: مجموعه كاملي از اقدامات فني، نهادي، مديريتي، منطقي و عملي مورد نياز جهت طراحي، توسعه، بهرهبرداري و مديريت منابع آب با هدف كاربري پايدار.
4- مديريت جامع منابع آب6: فرآيندي است كه مديريت و توسعه آب، زمين و منابع مرتبط را با هدف بيشينه كردن برآيند اقتصادي و رفاه اجتماعي به نحوي متعادل و بدون به خطر انداختن پايداري اكوسيستمهاي حياتي، ترويج مينمايد.
5- خصوصيات هيدرولوژيکي شامل : مقدار ارتفاع بارش، دبي رودخانه، مساحت منطقه مطالعاتي، مقدار ارتفاع تبخير، تخلخل و ضريب هدايت هيدروليكي سفره زيرزميني، ارتفاع متوسط سنگ بستر سفره و ارتفاع متوسط سطح زمين،ميباشد[2].
6- خصوصيات اقتصادي-اجتماعي ذي نفعان: خصوصيات اقتصادي-اجتماعي مورد نظر اين تحقيق شامل؛ نرخ رشد جمعيت، راندمان توليد كشاورزي در واحد سطح به تفكيك كشت، و راندمان مصرف آب صنعت در واحد توليد وزني، ميگردد، كه جزو پارامترهاي اقتصادي-اجتماعي مساله تخصيص آب در نظر گرفته ميشوند.
7- خصوصيات زيست محيطي: حداقل مقدار جريان لازم در رودخانه براي حفظ اكوسيستم آن نياز زيست-محيطي درون رودخانه ناميده شده و بعنوان خصوصيت زيست-محيطي در نظر گرفته شده است.
1-3-2 مديريت جامع حوضه رودخانه
مديريت جامع حوضه رودخانه7 روندي است جهت هماهنگ سازي مديريت و توسعه منابع آب، زمين، محيط زيست و منابع مرتبط ديگر درون حوضه يك رودخانه براي بيشينه كردن سود اجتماعي و اقتصادي در يك روش متعادل به طوري كه اكوسيستمهاي آب شيرين، گونهها و خدمات در معرض خطر قرار نگيرند. مديريت جامع حوضه رودخانه همچنين يك روند مشاركتي براي حل اختلاف و تخصيص آب ميان كاربران رقيب ميباشد.
يكي از سياستهاي اصلي از مجموعه روشها و فناوريهاي خلاقانه مرتبط با مديريت جامع حوضه رودخانه، طرح جامع حوضه رودخانه 8است. به عبارت ديگر يك طرح جامع 9كه چشم انداز و اهداف مديريت را تنظيم مينمايد و براي روند تصميمگيري و تدوين اولويتها به كار ميرود، يكي از اجزاي اصلي مديريت جامع حوضه رودخانه است. طرح جامع بايد موضوعاتي از قبيل چگونگي برقرار كردن تعادل ما بين نياز آتي به انرژي برق آبي، حفظ تنوع زيستي، حفاظت از سيلاب، آب شرب و حيات پايدار را مورد توجه قرار داده و راههايي براي آنها بيابد. طرحهاي فرعي و منطقهاي بايد حتماً همگي تحت اين طرح جامع انجام گيرند[3].
1-3-3 استفاده از مدلسازي در مديريت و برنامهريزي منابع آب
امروزه با توسعه ابزارهاي محاسباتي و پيچيدهتر شدن مسائل، برنامهريزي منابع آب به مدلهاي كامپيوتري بسيار وابسته شده است. نقش اين مدلها تعيين روشهاي گوناگون موجود جهت رسيدن به اهداف برنامهريزي و مديريت و ارزيابي تأثيرات آنها ميباشد. در حقيقت اين مدلها تصميمگيران را از عواقب تصميمهايشان آگاه ميسازند، به طوريكه راهي را فراهم مينمايند تا برنامهريزان و مديران رفتار هر سياست مديريتي يا طراحي سيستم منابع آب پيش رو را قبل از اجراي آن پيشبيني نمايند. بنابراين نقش مدلها توليد اطلاعات است نه توليد تصميم. اطلاعاتي كه بر اساس آن تصميمگيران ميتوانند تصميماتي آگاهانهتر اتخاذ نمايند. نكته حائز اهميت آن است كه فرآيند مديريت جامع منابع آب فرآيند پيچيدهاي است كه اجزاي متعددي دارد و مدلسازي تنها بخشي از آن است؛ بنابراين نميتوان با مدلسازي تمامي مسائل مرتبط با آب را حل نمود.
1-4 نرم افزار WEAP10
اين نرم افزار توسط مؤسسه SEI در سوئد ايجاد شده است که يک نسخه از آن جهت تحقيقات کشورهاي در حال توسعه مانند ايران به صورت رايگان در دسترس است. به طور کلي کاربرد آن را ميتوان در زمينه برنامهريزي و ارزيابي پروژههاي آبي دانست. از آن جهت که اجزاء مختلف يک حوضه رودخانه را گرد هم مي آورد ميتوان از آن براي مديريت و برنامهريزي جامع منابع آب استفاده کرد.
يکي از وظايف مدلهاي شبيهسازي ارزيابي سناريوها است. نمونه اي از سناريوهاي که با اين نرمافزار قابل بررسي است عبارتند از: رشد جمعيت و توسعه اقتصادي، تغيير سياستهاي بهرهبرداري از مخازن، برداشت بيشتر از منابع زيرزميني، صرفه جويي آب، تخصيص نياز اکوسيستم، استفاده تلفيقي از آبهاي سطحي و زيرزميني، استفاده مجدد از آب، استفاده از روشهاي با راندمان بيشتر براي آبياري، تغيير الگوي کشت، تغيير اقليم، تأثير آلايندهها در بالادست بر مناطق پايين دست، تغيير کاربري اراضي و … .
نرمافزار WEAP در بخش مدلسازي هيدرولوژيکي، تمامي فرايندهاي لازم جهت موازنه کمي آبهاي سطحي و اندرکنش سفره آب زيرزميني با جريان رودخانه را مدل ميکند.
امکان ارتباط با لايههاي از طريق نرمافزار 11GIS وجود دارد (به عنوان يک نقشه پيش زمينه براي ساختن طرح شماتيک مدل)، لکن نميتوان داده هاي موجود در اين لايهها را به صورت مستقيم با WEAP استخراج نمود. براي تحليل مالي پروژهها يک ابزار جداگانه وجود دارد. در آخرين نسخه موجود در اين نرمافزار که در اکتبر 2011 توسط سايت WEAP رونمايي شد، قابليت اتصال به نرمافزار Google Earth نيز وجود دارد به صورتي که اين توانايي را به کاربر ميدهد که مختصات دقيقاً در مختصات واقعي منطقه واقع گردد. به وسيله اين ابزار ميتوان هزينهها و منافع اقتصادي پروژههاي آبي را محاسبه و در نهايت آن را با هم مقايسه کرد تا بهترين گزينه انتخاب گردد. امکانات جانبي ديگر اين نرمافزار عبارتند از:
1) توانايي آن در تهيه گزارش با ايجاد نقشهها، نمودارها و جدولهاي مختلف
2) وجود پايگاه دادهاي و امکان برقراري ارتباط با نرمافزارهاي مختلف صفحه گسترده EXCEL
3) وجود توابع متنوع از پيش تعريف شده و امکان تعريف معادلات و متغييرهاي مختلف.
در مدل توسعه WEAP به اين نکته توجه شده است که پايهايترين و اولين منبع آب، آب حاصل از بارش بر روي حوضه رودخانهها است که با تأمين تقاضاهاي مختلف ( انسان و اکوسيستم) کاهش مييابد. براي تقاضا، مفهوم وسيعتري از مفاهيم متداول در سيستم مديريت کلاسيک آب در نظر گرفته شده است. حوضه رودخانه در حقيقت خود اولين نقطه تقاضاي آب است که منابع آبي را از طريق تبخير و تعرق کاهش ميدهد. باقيماندة منابع، بعد از تأمين نياز حوضه يا به عبارت ديگر اکوسيستم، در دسترس سيستم مديريت قرار ميگيرد که اغلب به صورت سراب به عنوان شرايط مرزي يک مدل برنامهريزي آب است. يک کاربر براي توليد دادههاي سراب ميتواند يا از شبيهسازي هيدرولوژيکي استفاده نمايد و يا اينکه سري زماني سراب و تغذيه آب زيرزميني را از روشهاي توليد سري زماني مانند روشهاي هيدرولوژي آماري به دست آورد.
در فصل دوم به مقايسه بين نرم افزارهاي پرکاربرد در مديريت يکپارچه منابع آب و دلايل استفاده از مدل WEAP در اين تحقيق پرداخته خواهد شد.
1-5 اهداف تحقيق
در اين تحقيق با شناخت اجزاء، متغيرها و روابط آنها، به توصيه راهكارهاي لازم اصلاحي جهت تعادل در توليد و مصرف آبهاي سطحي حوضه اقدام ميشود، تا از اين طريق با مصرف بهينه آب، بتوان از فرصت هاي رشد و توسعه در سطح حوضه استفاده کرد. استفاده از روشهاي نوين و يافتههاي جديد در بخش آب و کشاورزي بعنوان مصرف کننده اصلي آب با تاکيد بر توليد هرچه بيشتر محصولات کشاورزي در راستاي توسعه پايدار و مديريت يکپارچ? منابع آب از اهداف اين مطالعه است. با انجام اين گونه مطالعات، روند اجراي پروژههاي توسعه منابع آب، همسو با اهداف توسعه پايدار گرديده و نهايتاً موجب بهرهبرداري بهينه از منابع آبي حوضه با حداقل آثار سوء زيست محيطي در راستاي دستيابي به اهداف مديريت همه جانب? منابع آبي ميگردد. اين تحقيق تلاش ميکند خلأ وجود سياستهاي کلان مديريتي در بخش منابع آب استان را پر کند.
در اين تحقيق مدل سازي منابع و مصارف آب حوضه گاماسياب استان کرمانشاه انجام شده است. اهداف اين تحقيق را ميتوان به چهار دسته تقسيم کرد:
1. بررسي تأثير سدهاي بالادست (سدهاي قشلاق عليا، جاميشان و آناهيتا) بر عملکرد سد بيستون.
2. بررسي عملکرد سدهاي بالادست تحت شرايط تعريف شده در سيماي طرح آنها.
3. اعمال سناريوهاي مختلف در سطح حوضه گاماسياب و بررسي روند تغييرات حجم مخازن سد هاي حوضه در ماه هاي مختلف سال
4. ارائه راهکارهايي جهت بهبود شرايط مديريت منابع آب و پوشش کمبودها در تأمين آب و نيز جهت عملکرد بهتر سدهاي بالادست سد بيستون تحت سناريوهاي تعريف شده.
نتايج اين تحقيق ميتواند در اعمال مديريت يکپارچ? منابع آب در حوضه گاماسياب مورد استفاد? تصميم گيران بخش آب استان و نيز کشور قرار گيرد.
1-6 ضرورت انجام تحقيق
در اين تحقيق ضمن بررسي مباني مديريت جامع منابع آب با توجه به ساختارهاي مديريتي و حاكميتي آب در حوضه گاماسياب استان کرمانشاه و در نظر گرفتن مسائل اجتماعي، اقتصادي و زيست محيطي و نيز جايگاه ذينفعان، به معرفي مولفههاي اصلي كه بايستي در اين نوع مديريت مورد توجه قرار گيرد، پرداخته ميشود. با عنايت به مباني ارائه شده و ساختارهاي مديريتي موجود، مناسبترين سطح جهت برنامهريزي و مديريت جامع منابع آب، مقياس حوضههاي آبريز معرفي گرديده است.
رشد سريع شهرنشيني و توسعه صنايع بتدريج نرخ بهره‌برداري از منابع آب را بيش از نرخ تجديد آن گردانده و اين بهرهبرداريهاي اضافي موجب بروز مشكلاتي گرديده است. توسعه پايدار در يک حوضه آبريز بستگي به اقدامات مديريتي در تخصيص آب براي مصارف گوناگون دارد. امروزه در جهان ملاحظات زيست محيطي از يك طرف و هزينههاي ناشي از توليد پسابها از طرف ديگر، واحدهاي توليدي را مجبور به توجه خاص نسبت به كاهش مصرف آب كرده است. محققين معتقدند که با مديريتي يکپارچه و جامع ميتوان تا 50 درصد آب مصرفي کشاورزي، تا 90 درصد آب مصرفي در صنعت و تا 30 درصد آب مصرفي شهرها را کاهش داد بدون آنکه به اصل هدف لطمه اي وارد شود[4].
در اين تحقيق با شناخت اجزاء، متغيرها و روابط آنها، به توصيه راهكارهاي لازم اصلاحي جهت تعادل در توليد و مصرف آبهاي سطحي از استان اقدام ميشود، تا از اين طريق با مصرف بهينه مهمترين عامل طبيعي در حيات، بتوان فرصتهاي رشد و توسعه آتي استان را بيمه ساخت. مديريت جامع منابع آب به عنوان هدف مطرح نيست بلكه قسمتي از فرآيند مديريتي است كه فراهم كننده آب براي نيازهاي اوليه بشر، توليد و درآمد مي باشد. لذا هدف از ارائه اين تحقيق بررسي مديريت منابع آب و ارائه پيشنهاداتي جهت مديريت بهين? اين منابع در سطح حوضه گاماسياب است.
در اين رساله، يک مدل جامع براي ارتباط بخشيدن بين گروهها و عوامل مختلف در تصميم گيري در سطح حوضه آبريز جهت تخصيص براي کاربري هاي شهري، صنعتي، کشاورزي ارائه خواهد شد. يکپارچه نگري در اعمال اثرات بهره برداري از منابع آب در بالا دست و پايين دست منبع آب از جمله سد بر يکديگر، تلفيق اهداف اجتماعي، اقتصادي، زيست محيطي، بهره برداري توام سيستم رودخانه و مخزن و استفاده از مدل پيش بيني در برنامه ريزي در نظر گرفته خواهد شد. و الگوهاي مصرف با سناريوهاي مختلف و ميزان مصرف در هر زمينه اي ارائه گرديده است تا ضمن بهينه کردن کشاورزي حوضه شرايط توسعه صنعتي حوضه فراهم گردد.
1-7 ساختار پايان نامه
هدف تحقيق بررسي منابع و مصارف در بازه 40 ساله و ارائه راهکارهايي جهت مديريت يکپارچه منابع آب سطحي حوضه بوده است. در اين پژوهش به بررسي وضعيت عرضه و تقاضاي محدوده سدهاي واقع در حوضه که شامل سدهاي جاميشان، قشلاق عليا، آناهيتا (کبوترلانه) ، بيستون و همچنين تأثير سدهاي بالادست اين حوضه بر سد بيستون پرداخته شده است. در فصل دوم به پيشينه مطالعات انجام گرفته شده در زمينه مديريت يکپارچه آب داخل و خارج از ايران در چند ده اخير با تمرکز بر مطالعاتي که جهت شبيه سازي از مدل WEAP استفاده نموده اند، پرداخته شده است. اين پيشنه اولين استفاده از نرمافزار WEAP را در سال 1991 تا مطالعات سال 2013 را شامل ميشود. در فصل سوم به شرح عمليات انجام گرفته شده در مدل سازي حوضه به کمک نرم افزار WEAP و همچنين تئوري هاي استفاده شده پرداخته شده است. در اين فصل همچنين به بيان اطلاعات مورد نياز و منابع آن و واسنجي و اعتبار سنجي مدل اشاره گرديده است. با توجه به شرايط موجود در حوضه مورد مطالعه و برنامههاي شرکت آب منطقهاي استان براي منابع و مصارف حوضه اقدام به تعريف سناريوهايي نموديم. نتايج اين سناريوها در فصل چهارم ارائه گرديده است. در فصل پنجم به بررسي و تحليل نتايج حاصل از سناريوهاي ارائه شده پرداخته ميشود و راهکارهايي جهت بهبود مديريت منابع آب حوضه ارائه ميگردد و در پايان پيشنهاداتي جهت ادامه اين تحقيق ارائه شده است
فصل دوم
پيشينه تحقيق
2-1 مقدمه
توزيع غير يکنواخت آب در طول مکان و زمان، وجود بيشترين تقاضاي آب در زمان وقوع کمترين بارندگي هميشه براي انسان مسئله ساز بوده است. از ديرباز گذشتگان براي رفع اين معضل اقدام به ساخت سدها، کانالها و قنات نمودند. در ساليان اخير با رشد جمعيت و توسعه صنعت و بهداشت جامعه نياز آبي بشر به شکل فزاينده اي در حال افزايش است به همين دليل پيش بيني ميشود که آب به چالشي بزرگ براي جهان در قرن حاضر مبدل خواهد گشت. اما مديريت يکپارچه منابع آب به شکل علمي و امروزي آن به دليل پيچيدگي و نيز وسعت زياد محاسبات تا قبل از پيدايش کامپيوتر مقدور نبوده است. برنامه ريزي منابع آب، بويژه تخصيص منابع آب، بدون توجه به اثرات بلند مدت برنامه ريزي و تحليل توامان خصوصيات هيدرولوژيکي، اقتصادي، اجتماعي و زيست محيطي مؤثر بر آن در يک چهارچوب واحد، ميتواند منجر به هزينه هاي بسيار زيادي در عرصههاي هيدرولوژيکي، اقتصادي-اجتماعي و زيست محيطي در سطح حوضه آبريز گردد. با توجه به شرايط ذکر شده طي سال هاي گذشته نرم افزارها و روشهاي زيادي جهت مديريت منابع آب توسعه داده شده است. يکي از اين نرمافزارهاي پرکاربرد و قدرتمند در اين زمينه مدل WEAP بوده که از سال 1990 به بازار عرضه و در حوضه هاي زيادي در سراسر جهان و ايران مورد استفاده قرار گرفته است. در اين فصل با توجه به تعداد بسيار زياد مطالعات در زمينه مديريت منابع آب سعي شده که مطالعات جديدتر به خصوص مواردي که در آن مدل WEAP بکار رفته، اشاره ميگردد.
2-2 مدلسازي سيستمهاي منابع آب در سطح حوضه آبريز
در مدلسازي رياضي سيستمهاي منابع آب در سطح حوضه آبريز، دو نوع رويکرد يا تکنيک اصلي (که البته کاملا منفک از هم نيستند) يعني شبيهسازي، به عنوان يک روش توصيفي12، و بهينهسازي، به عنوان يک روش تجويزي13، مطرح ميباشند. مزيت روشهاي شبيهسازي قابليت احتساب و مدلسازي جزئيات بيشتر از سيستم واقعي به لحاظ سرعت محاسباتي بسيار بالاتر آنهاست که در مدلهاي بزرگ مقياس با تعداد زياد از مؤلفهها، کمتر تحت محدوديتهاي بعد محاسبات خواهند بود. با اين وجود اشکال اصلي اين روش عدم توانايي آن در نيل به بهترين گزينههاي مربوط به بهرهبرداري و طراحي سيستم و مؤلفههاي آن است.
2-2-1 شبيهسازي سيستمهاي منابع آب
مدلهاي شبيهسازي مشخص مينمايند که اگر از يک گزينه و سياست خاص استفاده شود در طول زمان و در گستره مکان، احتمالا چه اتفاقي خواهد افتاد. به همين دليل در شبيهسازي معمولا مسائل بصورت سناريوهاي “اگر-آنگاه که14” مطرح ميگردند. اين مدلها برخلاف مدلهاي بهينهسازي با فرضهاي ساده کننده مواجه نيستند؛ بنابراين به کمک شبيهسازي ميتوان يک مسئله را مورد ارزيابي دقيقتري قرار داد. در شبيهسازي، تحليلگر بايد مقدار متغيرهاي تصميم را مشخص نمايد. بهترين مقدار اين متغيرهاي تصميم بايد به وسيله تحليل حساسيت تعيين گردد؛ بدين صورت که مقادير آنها تغيير مييابد تا نظارهگر مقادير خروجي برحسب توابع هدف شويم بنابراين شبيهسازي يک روند سعي و خطا است.
مدل شبيهسازي يک سيستم ساده به راحتي به وسيله يک صفحه گسترده15 قابل توسعه است. سيستمهاي پيچيدهتر توسط بستههاي نرمافزاري خاص قابل شبيهسازي است. براي مثال در مورد شبيهسازي حوضه رودخانه علاوه بر مورد اول استفاده از صفحه گسترده، بستههاي نرمافزاري خاص وجود دارد؛ مانند RIBASIM، MIKEBASIN، WBalMo، MODSIM [5].
بستههاي نرمافزاري شبيهسازي مزبور حوضه رودخانه را بصورت شماتيک گره-يال مدل مينمايند(شکل 2-1). گرهها بيانگر مخازن سدها، آب بندها، پمپها، ايستگاههاي برقابي، کاربران آب، وروديهاي جريان، درياچههاي طبيعي و مانند اينها هستند. يالها آب را بين گرههاي مختلف انتقال ميدهند.
در مدل شبيهسازي، هر گام زماني محاسبات بيلان آب در سه مرحله انجام ميشود:
1- مرحله منابع: در مرحله اول موجودي آب در منابع مختلف محاسبه ميشود.
2- مرحله تقاضا: در اين گام ميزان تقاضاي آبي در سايتهاي مختلف محاسبه ميگردد.
3- مرحله تشخيص: بر اساس تقاضا، موجودي آب و قواعد (اولويتها) تخصيص صورت ميپذيرد.
شکل 2-1 نمونه شبکه گره-يال در نرمافزار WEAP
تخصيص آب بين کاربران از چندين روش قابل انجام است. در سادهترين روش، آب بر مبناي اصل “اولين آمد، اولين تخصيص” در جهت طبيعي جريان تخصيص مييابد. اين روش با اولويت بخشيدن به کاربران خاص يا تخصيص متناسب با نوع تقاضا ميتواند بهبود يابد. با استفاده از مجموعهاي از شبيه سازيها که در آن مقادير متغيرهاي مهم تصميم تغيير مييابد (جهت تعيين بازهاي از استراتژيهاي مختلف توسعه و مديريت) و بر اساس يک سري مولفههاي عملکردي عبارتاند از ميزان: تخصيص آب ، کمبود آب، توليد انرژي، بيلان کلي آب در حوضه رودخانه، توليد کشاورزي، هزينههاي توليدي و مانند اينها.
2-2-2 انواع روش هاي شبيه سازي
1- آماري يا فرآيندگرا
مدل هاي شبيه سازي يا آماري هستند يا فرآيندگرا و يا ترکيبي از اين دو حالت. مدلهاي آماري خالص (بدون خاصيت فرآيندگرا) تنها مبتني بر دادهها (اندازهگيريهاي ميداني) هستند. مدلهاي کاملا فرآيندگرا (بدون خاصيت آماري) تنها مبتني بر دانش فرآيندهاي اساسي در حال رخداد، مي باشد. البته بسياري از مدلهاي شبيه سازي خصوصيات اين دو حالت حدي را دارند و در حقيقت ترکيبي از هر دو آنها هستند. گستره روشهاي شبيه سازي گوناگون که در مورد سيستمهاي منابع آب بکار ميرود، در شکل 1 نمايان است.
مدلهاي رگرسيون و شبکه عصبي نمونههاي از مدلهاي کاملا آماري (دادهگرا) ميباشند. در اين مدلها يک رابطه بين متغير ورودي و متغير خروجي بر اساس مشاهدات ميداني برقرار ميگردد. اين رابطه بوسيله واسنجي (کاليبراسيون) يک مدل حاوي ساختاري از پيش تعيين شده غير مرتبط با فرآيندهاي واقعي که اتفاق ميافتد (جعبه سياه)، بدست ميآيد. مدل واسنجي شده مي تواند براي تخمين مقادير خروجي استفاده گردد، البته مشروط بر آنکه ورودي در همان بازهاي باشد که مدل نسبت به آن واسنجي شده است[5].
شکل 2-2 گستره مدلهاي شبيه سازي از دادهگرا تا فرآيندگرا [3]
با توجه به شکل 1 مدل هاي شبيه سازي مدلهاي ترکيبي يا هيبريدي هستند. اين مدلها بعضي از ارتباطات فرآيندهاي فيزيکي را در مدلهاي رگرسيون و شبکه عصبي وارد مينمايد. نوع ديگر مدلهاي شبيه سازي که در بين دو نوع حدي اشاره شده در بالا واقع است، مدلهاي فرآيندي و همگونسازي دادهاي ميباشد. اين مدلها شامل معادلات فرآيندهاي اساسي در حال رخداد هستند، که در بعضي از پارامترهايي وجود دارد. مقادير اين پارامترها بوسيله واسنجي تخمين زده ميشود که البته واسنجي نيازمند داده است. اين دادهها علاوه بر واسنجي جهت صحتسنجي و در موارد شبيهسازي پيوسته جهت واسنجي پيوسته و کاهش عدم قطعيت نيز به کار ميروند. واسنجي پيوسته، همگونسازي دادهاي نيز ناميده ميشود.
2- دستهبندي بر اساس کاربرد
مدلهاي شبيه سازي را ميتوان بر اساس آنچه مدل ميگردد، به عبارت ديگر دامنه کاربرد، نيز دستهبندي نمود. بعضي از کاربردهاي امروزي مدلهاي شبيهسازي عبارتند از: کميت و کيفيت آب رودخانهها، خورها، خليجها و مناطق ساحلي؛ عملکرد کمي و کيفي مخزن؛ کميت و کيفيت منطقه اشباع يا غير اشباع آب زيرزميني؛ رواناب ناشي از بارش حاوي رسوب و مواد شيميايي؛ تصفيه، توزيع، تأمين و تقاضا در سيستم آب؛ پيش بيني و کنترول سيلاب؛ تغييرات ريختي؛ سيستمهاي جمعآوري فاضلاب؛ تسهيلات پايش فاضلاب؛ عملکرد آبياري؛ توليد برقآبي؛ حيات اکولوژيکي تالابها، درياچهها و مخازن؛ سودها و هزينههاي اقتصادي.
2-2-3 بهينهسازي سيستمهاي منابع آب
بهينهسازي يعني انتخاب بهترين جواب يا حداقل مجموعهاي از جوابهاي خوب از بين جوابهايي که همگي محدوديتهاي مسأله را ارضاء مينمايند. به عبارت ديگر حل يک مسأله بهينهسازي يعني بدست آوردن متغيرهاي تصميمگيري بهينه. همه مدلهاي بهينهسازي حاوي يک تابع هدف هستند. تابع هدف يک مدل بهينهسازي براي ارزيابي جوابهاي گوناگون ممکن ميباشد. اغلب ممکن است چند تابع هدف تعيين گردد ولي بايد حداقل يک تابع هدف وجود داشته باشد. تعيين بهترين تابع هدف عملي مهم و دشوار است. نمونهاي از يک تابع هدف بيشينه کردن مجموع سود خالص در هر سايت s، NBs و w تابع وزني سايت است.
(2-1)نقص تابع هدف بالا عدم تعيين ميزان سود و هزينه هر گروه ذينفع است. براي بررسي منافع و هزينههاي ذينفعان ميتوان از تابع هدف زير استفاده نموده که در آن i درايه مشخص کننده يک گروه ذينفع است.
(2-2)تعيين محدوديتها نيز يکي از بخشهاي مهم مدلهاي بهينهسازي است. اين محدوديتها متغييرهاي تصميمگيري را به هم متصل نموده و بين اجزاي سيستم همبستگي بوجود ميآورد.
روش حل مسأله بهينهسازي به ساختار رياضي آن بستگي دارد و يک راه حل عمومي براي حل مسائل بهينهسازي وجود ندارد. بنابراين مدل سازان مسأله را طوري فرموله ميکنند که با يکي از روشهاي قابل حل باشد. بنابراين براي چنين فرمولاسيوني بايد واقعيت را در ابعاد مکاني و زماني بسيار ساده سازي نمود. به عبارت ديگر يکي از دشواريهاي استفاده از بهينه سازي جهت مدلسازي عدم توانايي کمي کردن و بيان رياضي تمامي اهداف برنامه ريزي و محدوديتها است و بنابراين جوابي هم که بدست ميآيد جواب بهينه مسأله ماست نه جواب بهينه دنياي واقعي.
لذا روشهاي بهينهسازي بر پايه تعداد زيادي فرضهاي محدود کننده استوار است، و به همين دليل از آنها در مرحله طراحي مطالعات برنامهريزي استفاده گردد تا از بين بيشمار اقدام مديريتي موجود بهترينها انتخاب گردد. پس اطلاعاتي که از مدلهاي بهينهسازي بدست ميآيد نبايد به عنوان جواب نهايي استفاده شود. چه اين جواب جهت طراحي و چه جهت سياست بهرهبرداري



قیمت: تومان


دیدگاهتان را بنویسید