عنوان پایان‌نامه
مدیریت کیفی آب سطحی با استفاده از تخصیص پساب تصفیه شده شهری
- رشته تحصیلی
- مهندسی محیط زیست -منابع آب
- مقطع تحصیلی
- دکتری تخصصی PhD
- محل دفاع
- کتابخانه دانشکده محیط زیست شماره ثبت: ENV 1428;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 74054;کتابخانه دانشکده محیط زیست شماره ثبت: ENV 1428;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 74054
- تاریخ دفاع
- ۰۵ بهمن ۱۳۹۴
- دانشجو
- شروین جمشیدی
- استاد راهنما
- مجتبی اردستانی, محمد حسین نیک سخن
- چکیده
- در این پژوهش، متدولوژی جدید برای انتخاب استراتژی بهینه با تمرکز بر منابع آلاینده نقطه‌ای برای مدیریت کیفی منابع آب سطحی پیشنهاد می‌شود و نتایج آن برای پائین‌دست رودخانه سفیدرود، حدفاصل پایاب سد تا مصب دریا مورد ارزیابی قرار می‌گیرد. بدین منظور، پس از جمع‌آوری اطلاعات اولیه و تخمین بار آلودگی منابع آلاینده نقطه‌ای و غیرنقطه‌ای و توابع هزینه، رودخانه از نظر کمی و کیفی به دو روش، با نرم‌افزار Qual2k و کدنویسی در متلب، شبیه‌سازی شده است. در روش نخست، با سعی و خطا تخصیص مجاز آلودگی روزانه بصورت یکنواخت تخمین زده می‌شود اما در روش دوم، این مقادیر بصورت اقتصادی از پاسخ‌های مدل بهینه‌سازی دوهدفه ازدحام ذرات بدست می‌آید. در این حالت، ضمن آنالیز حساسیت، میزان عدم قطعیت مدل‌های شبیه‌سازی به روش مونت‌کارلو تعیین می‌شود. در نهایت با ایجاد مدل تجارت کیفیت آب با امکان پیاده‌سازی انواع روش‌های تخصیص بار آلودگی مانند استفاده مجدد از پساب تصفیه‌شده شهری در آبیاری زمین‌های زراعی بصورت فصلی، اعمال هوادهی مصنوعی در رودخانه و یا امکان مبادله مجوزهای تک‌پارامتره و دوپارامتره، در مجموع 34 استراتژی برای تصمیم‌گیری معرفی شد. بدین منظور، مولفه‌های تخطی زیست‌محیطی، هزینه کاهش بار آلودگی و بی‌عدالتی مدنظر قرار گرفته است و برای نخستین بار متولیان بازار خود بعنوان یک بازیکن در معادلات تصمیم‌گیری وارد شده و شرایط پایداری بازار را با چهار معیار در هر استراتژی ارزیابی می‌کنند. بدین ترتیب، گزینه بهینه با روش نظریه بازی‌ها تعیین شده و قیمت مبادلاتی مجوز، پساب تصفیه‌شده و نرخ مالیات تعیین می‌شود. نتایج پژوهش تاکید دارد که موفقیت برنامه تخصیص بار آلودگی برای تجارت کیفیت آب منوط به شرایط بهره‌برداری تصفیه‌خانه‌های فاضلاب، پتانسیل‌های بازار و عدم قطعیت‌های ناشی از نوسانات کیفی موجود در رودخانه‌ها می‌باشد. بعنوان نمونه، استفاده از پساب برای آبیاری مزارع کشاورزی بصورت فصلی نقش بسزایی در افزایش انعطاف‌پذیری، سودآوری و اعتمادپذیری بازار دارد. همچنین، عدم قطعیت‌های ناشی از عوامل موثر بر نوسانات کیفی رودخانه مانند شرایط بهره‌برداری از مخزن بالادست به همراه ظرفیت کم خودپالایی رودخانه و شرایط نامناسب بهره‌برداری تاسیسات در رودخانه‌های کوچک بر عدم امکان پیاده‌سازی موفق بازار و ضرورت انتخاب مناسب محدوده مورد مطالع
- Abstract
- This study presents a new methodology to find the optimal strategy for surface water quality management with focus on point sources. This is examined for downstream of Sefidrud River catchment which is simulated by Qual2k and coded in Matlab software in first step. The former simply presents the uniform waste load allocation (WLA) policy as total maximum daily loads (TMDLs) while the latter uses multi objective particle swarm optimization (MOPSO) method to determine the economical TMDLs in regard. This is also cooperated with Monte Carlo simulation technique for sensitivity and uncertainty analysis. In the second step, the tradable discharge permit (TDP) framework is defined. Here, various WLA policies including the seasonal application of reclaimed water for irrigation, artificial aeration of streamline, and using unified or multiple pollutants discharge permits are studied. Finally, 34 strategies are introduced for decision making. For this purpose, total environmental violation, total abatement costs and total inequity are considered while four innovative market-based criteria are defined to predict the market reliability and success. Here, for the first time, market itself is introduced as a player in decision making. In final step, the optimal strategy is presented through game theory and the prices of permits, reclaimed water, and tax rates are determined. Regarding the results it can be concluded that the success of market-based WLA strategies is totally reliant on the operation status of wastewater treatment plants (WWTPs), trading potentials, and uncertainties attributed to the quality variations of river. For example, using seasonal urban reclaimed water for farm irrigation has a great role on increasing market flexibility, profitability and reliability. Moreover, the causes for water quality uncertainties such as headwater reservoir operation, low self remediation of river, and lack of workability of wastewater treatment facilities, particularly in small
