رویکرد شبیه‌سازی-بهینه‌سازی مبتنی بر فرامدل در بهره‌برداری بهینه منابع آبی با در نظر گرفتن جنبه‌های کمّی و کیفی

در اینپژوهش، بهینه‎سازی بهره‌برداری از مخزن در ساختار برداشت انتخابی با در نظر گرفتن جنبه‌های کمّی و کیفی منابع آب مورد بررسی قرار گرفت. حل این مسئله بزرگ مقیاس، با استفاده از رویکرد شبیه‌سازی بهینه‌سازی مبتنی بر فرامدل با هدف ارتقاء تأمین نیازهای آبی پایین‌دست و بهبود کیفیت جریان آب خروجی از مخزن مورد توجه این پژوهش بوده است. شبیه‌سازی هیدرودینامیک و کیفیت سیستم رودخانه- مخزن مورد بررسی، توسط مدل دو بعدی هیدرودینامیک و کیفیت آب CE-QUAL-W2 انجام و الگوریتم بهینه‎سازی چند هدفه هوش جمعی ذرات به‌عنوان ابزار بهینه‎سازی به‌کار گرفته شد. با توجه به لزوم فراخوانی‌های متعدد مدل CE-QUAL-W2 توسط الگوریتم بهینه‎سازی در رویکرد شبیه‎سازی- بهینه‎سازی و نیز حجم محاسباتی زیاد این مدل عددی در تخمین پارامترهای کیفیت آب جریان خروجی از مخزن، مدل/مدل‌های جایگزین تقریب غلظت پارامترهای کیفی جریان خروجی مخزن، از جمله اکسیژن محلول، نیترات، فسفات، BOD و آهندر پژوهش حاضر توسعه یافت. در ادامه ارتباط میان الگوریتم بهینه‎سازی و مدل‌های جایگزین تقریب کیفیت و مدل موازنه حجم آبی در مخزن دنبال شد. تابع هدف کیفی این مسئله بهینه‌سازی به‌صورت شاخص کیفیت تجمیع کننده زیرشاخص‌های غلظت پارامترهای متعدد کیفی تعریف شد. رویکرد پیشنهادی در این بررسی به‌منظور استخراج الگوی بهینه بهره‌برداری از مخزن در ساختار برداشت انتخابی در سیستم رودخانه- مخزن ایلام مورد آزمون قرار گرفت. نتایج بیانگر کارایی و دقت قابل توجه مدل‌های جایگزین توسعه داده شده در تقریب غلظت پارامترهای متعدد کیفی خروجی از مخزن در مقایسه با مدل CE-QUAL-W2 بود. خطای تقریب اکسیژن محلول، نیترات، فسفات، آهن و BOD به‌ترتیب 3، ۱، 2، ۲ و ۳ درصد بود. همچنین نتایج، ارتقاء کیفیت جریان خروجی و بهبود تأمین نیاز آبی پایاب مخزن ایلام را نشان داد. دلیل این رویداد، افزایش برداشت از مخزن، کاهش زمان ماند و به تبع آن کاهش فرصت ته‌نشینی آلاینده‌ها و رخداد واکنش‌های شیمیایی است.