عنوان پایان‌نامه
تدوین مدل غیرقطعی فازی برای تجارت مجوز تخلیه بار آلودگی در رودخانه‌ها
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - مهندسی آب
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1144.;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 38539
- تاریخ دفاع
- ۱۰ شهریور ۱۳۸۷
- دانشجو
- محمدرضا نیکو
- استاد راهنما
- رضا کراچیان
- چکیده
- رویکرد تجارت بار آلودگی، نگرشی نو در مدیریت زیست‌محیطی حوزه آبریز با دیدگاه اقتصادی می‌باشد که طی آن منابع آلوده‌کننده با هزینه کنترل آلودگی زیاد سعی دارند مجوز تخلیه بار آلودگی را از منابع آلاینده با هزینه کنترل آلودگی پایین‌تر به عنوان یک کالا خریداری کنند به نحوی که ضمن حفظ اهداف از پیش تعیین شده زیست‌محیطی، هر دو عامل خریدار و فروشنده سود ببرند. در این پایان نامه، دو مدل مختلف به منظور مدیریت کیفی رودخانه مورد بررسی قرار گرفته است. در مدل اول با توجه به جهت جریان یک طرفه آب در رودخانه، از سیستم نسبت- تجارت (TRS) برای مدیریت کیفی رودخانه استفاده می‌شود. این سیستم با در نظرگرفتن میزان خود پالایی رودخانه و چگونگی پخش و انتقال آلاینده‌ها، نسبت- تجارت بین واحدها را تعیین می‌نماید و به کمک یک روش بهینه‌سازی، الگوی بهینه تجارت را ارائه می‌دهد. مدل نسبت-تجارت تنها برای یک نوع شاخص آلودگی طراحی شده است، در این پایان نامه از مدل TRS که برای دو شاخص متفاوت توسعه داده شده، استفاده شده است. همچنین با توجه به عدم صراحت موجود درمحاسبه توابع هزینه تصفیه آلاینده‌ها، با به کارگیری رگرسیون فازی و تلفیق آن با روش TRS، عدم قطعیت‌های موجود در تخمین توابع هزینه مورد بررسی قرارمی‌گیرد. علاوه بر آن برای در نظر گرفتن سایر عدم قطعیت‌های موجود در سیستم رودخانه‌ای؛ با به کار گیری آنالیز عدم قطعیت مونت کارلو ، ریسک تخطی از استاندارد کیفی آب در نقاط کنترل رودخانه محاسبه می‌گردد. همچنین از نتایج حاصل از روش TRS برای آموزش یک شبکه بیزی استفاده می‌شود. بدین ترتیب با توجه به عدم قطعیت‌های موجود در سیستم رودخانه‌ای؛ از تلفیق تحلیل عدم قطعیت مونت کارلو، روش TRS و شبکه های بیزی (Bayesian Networks)، یک مدل جدید برای تجارت مجوز تخلیه آلاینده‌ها پیشنهاد می‌شود که علاوه بر ارائه الگوی تجارت مجوز تخلیه بار آلودگی، قابلیت ایجاد خروجی احتمالاتی و مدیریت کیفی رودخانه در زمان واقعی را نیز دارا می‌باشد. کارایی مدل پیشنهادی با استفاده از اطلاعات کمی و کیفی رودخانه زرجوب واقع در استان گیلان، ارزیابی شده است. نتایج این تحقیق نشان¬دهنده کارایی اعمال سیاست‌های تجارت بارآلودگی در مدیریت کیفی رودخانه می‌باشد، در مطالعه موردی حاضر اعمال سیاست تجارت در مقایسه با شرایطی که این سیاست اعمال نمی‌گردد، منجر به کاهش هزینه های تصفیه بارآلودگی گردید. همچنین اعمال این سیاست منجر به کاهش ریسک فازی تخطی از استاندارد در قیاس با شرایطی که تجارت در سیستم صورت نمی‌گیرد، می‌شود. در مدل دوم، از ترکیب یک مدل بهینه‌سازی، بازی‌های مشارکتی و بازی مجموع‌صفر دو نفره فازی به منظور تعیین مقادیر تجارت مجوز تخلیه بار آلودگی با توجه به رفع اختلاف موجود بین تأثیر‌پذیران سیستم رودخانه‌ای و همچنین برقراری عدالت و برابری بین سود متعلقه به تخلیه‌کننده‌ها، استفاده شده است. بدین منظور در ابتدا منحنی تبادل بین اهداف توسط مدل الگوریتم ژنتیک NSGA_II استخراج می‌گردد. اهداف مورد نظر، هزینه تصفیه کل و ریسک فازی تخطی از استاندارد کیفی آب است. سپس توسط مدل بازی فازی مجموع صفر ، نقطه اپتیمم روی منحنی تبادل اهداف که در واقع نقطه توافق بین تصمیم‌گیرندگان است، بدست آورده می‌شود. در ادامه کار به منظور تخمین عادلانه و مناسب اختصاص هزینه تصفیه در بین تخلیه‌کنندگان بار آلودگی، یک مدل بر پایه بازی‌های همکارانه برای تخلیه‌کنندگان بار آلودگی و سازمان حفاظت محیط‌زیست تهیه شده است. بدین ترتیب، تخلیه‌کنندگان سیستم رودخانه‌ای با شرکت در یک ائتلاف همکارانه، ضمن حفظ استاندارد‌های کیفی آب، میزان هزینه‌های تصفیه خود را نیز کاهش می‌دهند. سپس با تعیین تخصیص مجدد هزینه‌های تصفیه ، سیاست بهینه تخلیه و تجارت بارآلودگی بدست می‌آید. کارایی این مدل پیشنهادی نیز با استفاده ازاطلاعات کمی و کیفی رودخانه زرجوب واقع در استان گیلان، ارزیابی شده است.
- Abstract
- Transferable discharge permit (TDP) programs show potential as cost-effective methods of pollution control in river systems. Nevertheless, there remain uncertainties that, if not adequately addressed, might impair their success. Trading Ratio System (TRS) suggested by Hung and Shaw (2005) is a cost effective tool for water quality management in river systems, which provides the optimum trading pattern among dischargers. TRS has been designed for a single conservative water quality variable and the existing uncertainties are not incorporated. In this study, TRS is extended to be applicable to Biochemical Oxygen Demand (BOD) and Dissolved Oxygen (DO) management in river systems and uncertainties in input variables of river water quality simulation model are also considered. In the proposed methodology, low water quality is also quantified as a fuzzy event and fuzzy risk of violating the water quality standards are estimated at checkpoints along the river. The Extended Trading Ratio System (ETRS) is used in a Monte Carlo Analysis to provide the required data for training and validating a Bayesian Network (BN). The trained BN can be used for real time river water quality management and provides the probability distributions functions of treatment levels and trading discharge permit policies. The methodology is successfully applied to the Zarjub River in the northern part of Iran to show its usefulness as a cost-effective and risk-informed decision-making tool in real-time river water quality management. Many real problems can be modeled as games. Furthermore, it is very common, when real situations are considered, to deal with elements or data defined in an approximate or vague way. In this study at first a conflict resolution framework for optimal waste load allocation in river systems with viewpoint the total treatment cost and the Dissolved Oxygen (DO) violation characteristics is considered. This framework consists of an embedded river water quality simulator, which simulates the transport process including reaction kinetics. The trade-off curve between objectives is obtained using a powerful and recently developed multi objective genetic algorithm technique known as the Non-dominated Sorting Genetic Algorithm-II. Then a zero-sum two-person game with imprecise values in its matrix of payoffs is considered. The elements of this matrix are the utility function of decision makers or stakeholders of the system. Therefore, the uncertainties in the input variables are considered. The fuzzy result (the solution) of two-person game with imprecise values give us the best point in the trade-off curves that show what status among different scenario should be selected. Actually, Fuzzy game matrix gives the best treatment levels and fuzzy risks of violating the water quality standards. Keywords: Trading Discharge Permits (TDP); Extended Trading Ratio System (ETRS); Bayesian Networks (BNs); Monte Carlo Simulation; Conflict Resolution, Real-Time Operating Rules; zero-sum two person games; The Zarjub River.
