طراحی جانمایی و ظرفیت بهینه چاه‌های پمپاژ زهکشی با هدف افت سطح آب زیرزمینی در مناطق شهری

بالا بودن سطح آب زیرزمینی در مناطق شهری باعث بروز مشکلات متعددی در سازه‌های موجود و پروژه‌های عمرانی می‌شود. در روش مرسوم زهکشی با حفر تعدادی چاه و پمپاژ آب از آبخوان، سطح ایستابی تا مقدار مطلوب پایین آورده می‌شود. علی‌رغم کارایی قابل قبول این روش، هزینه اجرایی آن غالباً زیاد است. بنابراین بهینه‌سازی طراحی سیستم پمپاژ آب زیرزمینی در این‌گونه پروژه‌ها حائز اهمیت بوده و می‌تواند باعث صرفه‌جویی چشمگیر در هزینه‌های نهایی شود. در این پژوهش، حل مسئله جانمایی و ظرفیت بهینه چاه‌های پمپاژ با حداقل هزینه زهکشی و به‌منظور افت سطح آب زیرزمینی با استفاده از رویکرد شبیه‌سازی- بهینه‌سازی مد نظر قرار گرفت. مدل شبیه‌سازی مورد استفاده به‌منظور بررسی رفتار آبخوان تحت تأثیر احداث چاه‌های پمپاژ نرم‌افزار MODFLOW و الگوریتم بهینه‌سازی به‌منظور تعیین جانمایی و ظرفیت بهینه چاه‌های پمپاژ الگوریتم کرم شب‌تاب می‌باشد. مدل توسعه یافته FOA-MODFLOW بر روی آبخوان محدوده مسجد جامع شهر کرمان به‌منظور طراحی و جانمایی بهینه چاه‌های پمپاژ آب تحت هدف کمینه‌سازی هزینه کل طرح اجرا شد. نتایج به‌دست آمده حاکی از آن است که در محدوده مذکور، ضمن کاهش قابل توجه هزینه طرح نسبت به طرح پیشنهادی توسط مشاور پروژه، می‌توان با احداث دو حلقه چاه با مجموع نرخ پمپاژ 5503 متر مکعب در روز، به‌میزان حداقل 5/1 متر در محدوده مذکور افت ایجاد کرد، در شرایطی که میزان نشست زمین در محدوده طرح نیز در حد مجاز باشد. همچنین بررسی تأثیر پارامترهای مهم حاکم بر مسئله بیانگر تأثیر مقادیر حداکثر رقوم مجاز سطح آب زیرزمینی و حداکثر دبی پمپاژ چاهها بر روی جواب‌های مسئله می‌باشد. از طرف دیگر نتایج، عملکرد مناسب رویکرد شبیه‌سازی- بهینه‌سازی مورد استفاده در حل مسائل آب زیرزمینی را نشان می‌دهد. در این رویکرد تلفیق یک مدل شبیه‌ساز با قابلیت لحاظ جوانب مختلف سیستم آبخوان و یک الگوریتم بهینه‌ساز فراکاوشی با قابلیت نیل به مقادیر بهینه سراسری متغیرهای تصمیم، منتج به طراحی و جانمایی بهینه چاههای برداشت از آبخوان با هدف افت سطح آب زیرزمینی شد.