عنوان پایان‌نامه
تدوین الگوی انتقال آب بین حوضه ای با کاربرد تئوری بازی ها
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - مهندسی آب
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1357;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 44104
- تاریخ دفاع
- ۰۴ اسفند ۱۳۸۸
- دانشجو
- مجتبی صادق
- استاد راهنما
- رضا کراچیان
- چکیده
- در سالهای اخیر توزیع ناهمگون منابع آب، افزایش نیازهای آبی و استفاده بیش از حد منابع، نیاز قابل‌ملاحظه‌ای را برای انتقال آب از حوضه‌‌‌هایی که از نظر منابع غنی هستند به حوضه‌های کم بارش به وجود آورده است. در حالی که پروژه‌های انتقال آب باعث بروز اختلافاتی بین ذینفعان در حوضه‌های دهنده و گیرنده آب می‌شوند، تخصیص بهینه منابع آبی در این گونه پروژه‌ها با در نظر گرفتن شرایط ذینفعان، محدودیت‌های فیزیکی سیستم و معیارهای اقتصادی-اجتماعی یک وظیفه مهم است. در این پایان‌نامه با استفاده از تئوری بازیها دو مدل برای تخصیص بهینه آب و توزیع سود حاصل از آن پیشنهاد شده است. بازی‌های مورد استفاده در این رساله بازی‌های همکارانه می‌باشند. در این دو مدل، ابتدا حقابه‌های اولیه ذینفعان (بازیگران) با استفاده از یک روش بهینه‌سازی با در نظر گرفتن نیازهای بازیگران و اعمال محدودیت‌هایی نظیر پیوستگی حجم مخزن، محدودیت سیستم انتقال آب و جریان زیست محیطی، تعیین می‌شوند. در مدل، اول فقط از بازی ارزش شاپلی استفاده می‌شود، بدین صورت که در گام اول بازیگران با استفاده از حقابه‌های اولیه خود وارد ائتلاف می‌شوند. در این گام حقابه‌ها با توجه به در نظر گرفتن ضریب سود بازیگران، که عبارتست از سود تولیدی آنها به ازای واحد آب تخصیصی و با هدف بیشینه‌سازی تولید سود بین بازیگران بازتوزیع می‌گردند. سپس با استفاده از بازی ارزش شاپلی، سود تولید شده در ائتلاف بین بازیگران تقسیم می‌شود. در گام دوم، برای بالا بردن سود تولیدی بازیگران، ائتلاف‌های فازی تشکیل می‌شوند. از آنجا که حضور یکی از بازیگران (حوضه رفسنجان) به علت ضریب سود بالا باعث عدم تمایل سایر بازیگران به مشارکت جزئی در ائتلاف‌های فازی می‌شود، این بازیگر از بازی حذف شده و سایر بازیگران در ائتلاف‌های فازی شرکت می‌کنند. ائتلاف‌های فازی به این صورت می‌باشند که بازیگران می‌توانند با قسمتی از منابع خود در یک ائتلاف فازی و با بقیه منابع خود در ائتلاف‌های دیگر شرکت کنند. در این مرحله، با استفاده از یک روش بهینه‌سازی، درجه عضویت بازیگران به ائتلاف‌های فازی طوری تعیین می‌شود که سود بیشینه تولید شود. در این هنگام از بازی ارزش شاپلی فازی برای توزیع نهایی سود حاصله بین بازیگران استفاده می‌شود. در مدل دوم، از ابتدا بازیگران وارد بازی فازی می‌شوند و ائتلاف‌های فازی را تشکیل می‌دهند. در این مدل نیز، حوضه رفسنجان در ائتلاف‌های فازی شرکت نمی‌کند. سپس با استفاده از یک روش بهینه‌سازی، درجه عضویت بازیگران به ائتلاف‌های مختلف به گونه‌ای تعیین می‌شود که سود ائتلاف‌ها بیشینه گردند. سپس از بازی‌های ارزش شاپلی فازی، نوکلئولوس فازی و نوکلئولوس کمینه فازی برای توزیع سود بین بازیگران استفاده می‌شود. در نهایت نتایج این بازیها با یکدیگر مقایسه می‌شوند. کارایی مدل‌های پیشنهادی با کاربرد آنها در مطالعه موردی طرح انتقال آب از سرشاخه‌های رودخانه کارون به رفسنجان مورد بررسی قرار می‌گیرد.
- Abstract
- In recent years, uneven distribution of available water resources as well as increasing water demands and overexploiting the water resources have brought severe need for transferring water from basins having sufficient water to basins facing water shortages. Therefore, optimal allocation of shared water resources in water transfer projects, considering the utilities of different stakeholders, physical limitations of the system and socioeconomic criteria is an important task. In this thesis, two new models based on crisp and fuzzy Shapley games and Fuzzy Least Core and Fuzzy Weak Least Core games are developed for optimal allocation of inter-basin water resources. In the fisrt model, initial water allocations are obtained using an optimization model considering an equity criterion. In the second step, the stakeholders form crisp coalitions to increase the total net benefit of the system as well as their own benefits and a crisp Shapley Value game is used to reallocate the benefits produced in the crisp coalitions. Lastly, to provide maximum total net benefit, fuzzy coalitions are constituted and the participation rates of water users to fuzzy coalitions are optimized. Then, the total net benefit is reallocated to water users in a rational and equitable way using Fuzzy Shapley Value game. In the second model, an optimization model is used to obtain initial water allocation to water users. Fuzzy coalitions are then defined and the rates of participation of players (stakeholders) in the fuzzy coalitions are optimized in order to reach to a maximum net benefit. In the next step, the total net benefits are allocated to players in a rational and equitable way by using Fuzzy Least Core, Fuzzy Weak Least Core and Fuzzy Shapley Value games. The effectiveness of this method is examined by applying it to a large scale case study of water transfer from the Karoon river basin in southern Iran to the Rafsanjan plain in central Iran.
