عنوان پایان‌نامه
بهره برداری چند هدفه کمی- کیفی از مخزن در شرایط بروز آلاینده ناگهانی
- رشته تحصیلی
- مهندسی کشاورزی - مهندسی منابع آب
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 4556;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 50238;کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 4556
- تاریخ دفاع
- ۲۷ شهریور ۱۳۹۰
- دانشجو
- اشکان شکری
- استاد راهنما
- امید بزرگ حداد
- چکیده
- علاوه بر توسعه و ایجاد منابع آب جدید، حفاظت از منابع آبی موجود از اهمیت زیادی برخوردار است. از جمله عواملی که ممکن است کارآئی و مطلوبیت منابع آب را از بین ببرد، آلودگی منابع آب می‌باشد. خطر آلوده شدن برای تمامی منابع از جمله سدها وجود دارد. آلودگی‌ها عموماً به صورت بلند مدت و در طول زمان وارد مخازن می‌شوند. اما گاهی آلودگی‌هایی به صورت ناگهانی توسط عوامل انسان‌ساخت عمدی و غیرعمدی یا عوامل طبیعی نیز وارد مخازن شده و تولید بحران کیفیت را در پی دارد. اما با وجود آسیب‌های ناشی از ورود آلودگی ناگهانی، توجه اندکی به اینگونه اتفاقات شده و تحقیقات زیادی در این زمینه صورت نگرفته است. آسیب‌های ناشی از ورود آلودگی به مخازن، به دو صورت می‌تواند سامانه منابع آب را تحت تاثیر قرار دهد: 1) آسیب‌هائی که به سبب استفاده از آب آلوده گریبان‌گیر مصرف‌کنندگان می‌شود و 2) آسیب‌هائی که به سبب عدم استفاده از آب به مصرف کنندگان وارد می‌شود. این دو آسیب در تقابل با یکدیگر قرار گرفته‌اند. به بیان بهتر اگر پس از بروز آلودگی، تخصیص آب به مصرف‌کنندگان قطع شود آسیب از نوع دوم به سامانه تحمیل شده و اگر آب به دست مصرف کننده برسد، آسیب از نوع اول به سامانه تحمیل شده است. به همین دلیل انجام مدیریت صحیح ضروریست. لذا در این پژوهش، راهکار‌های مدیریت بحران ایجاد شده از ورود 30 متر مکعب آلودگی MTBE به صورت ناگهانی به مخزن سد کرج مورد بررسی قرار گرفته است. چرا که سد کرج نقش تامین بخشی از نیاز شرب دو شهر تهران و کرج را بر عهده دارد و انجام مطالعاتی برای چگونگی مدیریت بحران‌های بوجود آمده برای این سد ضروری به نظر می‌رسد. برای این منظور مدل CE-QUAL-W2 با اعمال تغییراتی، به نحوی توسعه داده شده است که توانائی شبیه‌سازی MTBE را پیدا کند. همچنین برای یافتن تصمیمات بهینه، از الگوریتم بهینه‌سازی دو-هدفهNSGAII ، استفاده شده است. اهداف مورد استفاده در بهینه‌سازی، کمینه‌ساختن هر یک از آسیب‌های است که به آن اشاره شد. با استفاده از الگوریتم دو-هدفه، تعداد زیادی از انواع تصمیمات مناسب استخراج شده است. هر دسته از این تصمیمات، اهمیت خاصی را برای هرکدام از دو تابع هدف در نظر خواهد داشت. به این ترتیب، پس از استخراج تصمیمات بهینه، می‌توان بنا به شرایط، تصمیمات مورد نظر را به گونه‌ای انتخاب کرد که هر یک از دو نوع آسیب ذکر شده، ناشی از ورود آلودگی تا حد امکان کم باشد. اما از آنجائی که انجام بهینه‌سازی، نیاز به تعداد زیاد شبیه‌سازی‌های سامانه به منظور استخراج بهترین جواب‌‌ها و از طرفی سرعت کند شبیه‌سازی، باعث افزایش مدت زمان بهینه‌سازی می‌شود، لذا در این پژوهش، الگوریتمی با نام ANN، جهت افزایش سرعت بهینه‌ساز‌های تکاملی توسعه داده شد و پس از صحت سنجی، با استفاده از این الگوریتم مسئله مورد نظر برای چهار سناریو مختلف حل شده‌است. که این سناریو‌های مربوط به ورود آلودگی در ابتدای هر فصل می‌باشد. پس از حل مسئله پرتو‌ی مروبط به هر سناریو استخراج شد. به عنوان مثال، اگر آلودگی در ابتدای تابستان وارد مخزن شود، با استفاده از یکی از چندین سیاست بهینه استخراج شده توسط بهینه‌سازی، با 36 درصد کاهش میزان برآورده ساختن نیاز، 60 درصد آلودگی کمتر در آب منتقل شده به تصفیه خانه وجود خواهد داشت. در دیگر سناریو‌ها نیز نتایج مشابه بدست آمده است.
- Abstract
- Nowadays, besides developing new water resources systems, protection of existing water resources is also very important. Pollution of water resources is one of the factors that may reduce the efficiency of water resources. Contamination of water resources is a risk for all available human resources, including surface water such as rivers, lakes and reservoirs. Due to human activities or natural pollutants, the pollution mostly enters water resources as a long term process. But sometimes pollution enters water resources as a sudden event, that may occur intentional or unintentional and it may become a water quality crisis. Despite, damage can occur due to the sudden pollutions, little research has been done in this area. Damage caused by entered pollution in the reservoirs, can affect the water resource system in two ways: 1) Damages that are caused due to consumption of polluted water; 2) Damages that are caused due to lack of water allocation. These damages are in contrast with each other. So the crisis should be managed, in a way that least damage occurs in the water resource system. So in this study the ways for crisis management are investigated. The crisis is occurred because of suddenly entrance of a 30 cubic meter MTBE load to the Karaj dam. Since Karaj dam, play an important role in supplying of Tehran and Karaj drinking water demand, investigating on the crisis management for this reservoir is necessary. For this porous, First, in order to simulating MTBE advection, dispersion and vaporization, this abilities are added to CE-QUAL-W2 model. After developing simulation model, NSGAII algorithm is applied for extracting the best set of decisions. This algorithm is a multi-objective optimization algorithm. In this study two objectives are used, which minimize the two mentioned damages. Using two-objective optimization algorithm, numerous answers are extracted. In each one assign a specific importance to each objective functions, so after extracting optimum answers, it is possible to choose one of the answers, how the damages be as least as possible. But since optimization process needs to simulate the system for many times and the simulation is a slow process, optimization process will take a long time. Therefore in this study, an algorithm is developed to increase optimization speed, namely ALANN and after verifying this algorithm, it has been used to optimize the problem for four scenarios that are entering pollution to the reservoir in first day of each season. The results are a pareto set for each scenarios. According to the results if pollution fall into the reservoir in first day of summer, by using one of the driven policies from 2nd scenario pareto set, by 36% reduction in demand meeting, allocated pollution to the refinery reduce 60%. In other scenarios approximately similar results is extracted.
