عنوان پایان‌نامه
بهینه سازی چند هدفه تخصیص منابع آب با استفاده از الگوریتو فراکاوشی در شرایط عدم قطعیت
- رشته تحصیلی
- مهندسی کشاورزی - مهندسی منابع آب
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس ابوریحان شماره ثبت: 936;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77665;کتابخانه پردیس ابوریحان شماره ثبت: 936;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 77665
- تاریخ دفاع
- ۲۹ شهریور ۱۳۹۵
- دانشجو
- محسن محمدرضاپورطبری
- استاد راهنما
- محمدابراهیم بنی حبیب
- چکیده
- افزایش روزافزون جمعیت منجر به افزایش نیازهای آبی در بخش‌های شرب وکشاورزی شده است. این شرایط نیازمند اعمال راهکارهایی مؤثر جهت مدیریت بهینه وکارآمد آب می‌باشد. در این تحقیق، مدل سه هدفه‌ایی جهت حداکثر نمودن سود اقتصادی، تأمین نیازهای آبی و حداقل سازی برداشت از آبخوان در دو شرایط همراه با قطعیت و عدم قطعیت تدوین گردید. در مدل پیشنهادی سد، رودخانه، آبخوان و مخزن به عنوان مؤلفه‌های سیستم منابع آب لحاظ شد. بر مبنای میزان آب تخصیص داده شده، نیاز آبی و حداکثر عملکرد هر محصول، تابع تولید تعریف و با توجه به سطح زیرکشت، منافع اقتصادی محدوده‌های واقع در حوضه زرینه‌رود محاسبه گردید. با اجرای رویکرد پیشنهادی با استفاده از الگوریتم NSGA-II، منحنی تبادل بهینه بین اهداف که بیانگر سناریوهای مختلف کشت و تخصیص منابع آب می‌باشند، استخراج گردید. با توجه به اینکه نقاط واقع بر منحنی تبادل نمی‌تواند به طور همزمان هر سه هدف را ارضا نماید، لذا نقطه مناسب با استفاده از روش گزینش اجتماعی بردا و ترکیب پنج روش تصمیم‌گیری انتخاب گردید. نتایج حاصل از مقایسه بین وضعیت تخصیص تحت شرایط موجود و بهینه نشان می‌دهد که می‌توان با اعمال رویکرد پیشنهادی، به طور متوسط به میزان 42/5درصد در برداشت از منابع آب صرفه‌جویی و کشت محصولات متنوع را جایگزین چند محصول خاص نمود. همچنین مقایسه منافع اقتصادی حاصل از شرایط بهینه و وضعیت موجود نشان می دهد که با اجرای سناریوی پیشنهادی می توان 13 درصد منفعت سیستم را از 1137730 میلیارد ریال به 1285971 میلیارد ریال افزایش داد. همچنین وضعیت تخصیص‌ها تحت شرایط اعمال عدم قطعیت بهبودیافته و سیاست‌های بهره‌برداری بهینه‌تری را نسبت به حالت قطعی نشان می‌دهند. این مسأله حاکی از افزایش به طور متوسط 54 و 17 درصدی به ترتیب تخصیص در بخش های شرب و کشاورزی تحت شرایط اعمال عدم قطعیت در پارامترهای ورودی بوده و سیاست‌های بهره‌برداری بهینه‌تری را نسبت به حالت خطی توابع هدف و عدم اعمال مقادیر فازی پارامترهای ورودی (مقادیر بتا برابر با 1 و مقادیر دلتا برابر با 0/5) نشان می‌دهند. در صورت اعمال عدم قطعیت در مدل مدیریت منابع آب حوضه زرینه‌رود، مقادیر بهینه تخصیص از منابع آب زیرزمینی دشت‌های واقع در این حوضه دستخوش تغییرات زیادی شده و از حساسیت بالاتری نسبت به منابع آب سطحی در تخصیص به مصارف برخوردار می‌باشند. بنابراین خروجی رویکرد ارائه شده می‌تواند جهت تعیین سیاست‌های برداشت از منابع آب سطحی و زیرزمینی و الگوی مناسب کشت در دیگر حوضه های آبریز به مدیران مؤثر در سیستم برنامه‌ریزی منابع و مصارف، مورد استفاده قرار گیرد.
- Abstract
- Population grows caused increase in urban and agricultural water use. This increase requires strategies for optimal water resources management. In this research, a three objective model was developed for maximization of economic benefit, reliable water supply and sustainability of water resources. In proposed model, aquifer and reservoir were considered as elements of water resources. Based on allocated water, water requirements, maximum yield of each product, production function was defined and economic benefits of regions in study area were determined. Using NSGA-II algorithm, Pareto trade-off curves for objective with various scenarios of cropping, economic benefit in Zarinehrood basin were derived. Since the points on trade-off curve cannot fully satisfy three objectives, optimal point was selected using Borda aggregation method and integration of five decision models’ results. Result of comparison between current and optimal allocation demonstrates that we gained 42.5% water save by applying proposed model. In addition, comparison of current and optimal economic benefit showed that the benefit increased from 1,137,730 billion IRR to 1,285,971 billion IRR (13% increase). The result of this research can be used in other basins for decreasing in agricultural water use from surface and ground water resources and increasing farmers’ income by optimal cropping pattern. Keywords: Economic benefit, Multi-objective model, Optimal allocation, Zarinehrood, Optimal cropping pattern,
