مدیریت تلفیقی منابع آب سطحی و زیرزمینی با استفاده از منطق فازی

چکیده نحوه استفاده از منابع آب موجود در اکوسیستم به عنوان یکی از اساسی ترین عناصر چرخه حیات بشری از دیر باز موضوع بحث و بررسی علوم بوده است. شناخت پارامترهادر قالب تطابق با محیط اطراف، سیاست گذاریها، برآوردهای فنی و اقتصادی، تدبیر وبرنامه ریزی در محدوده منابع آب در یک کلام، مدیریت منابع آب گفته می شود. نیاز روز افزون به آب بر اثر افزایش جمعیت و توسعه فعالیتهای کشاورزی و صنعتی و محدودیت منابع آب تجدید شونده و قابل استحصال از یک طرف و مواجهه با مشکلات آلودگی و هزینه های سنگین پروژه های جدید و توسعه این منابع از طرف دیگر از جمله دلایلی هستند که بهره گیری ازمدیریت تلفیقی آبهای سطحی و زیرزمینی را به عنوان دو جزء اصلی تأمین کننده آب مطرح و ضروری نشان می دهند. در یک مسأله مدیریت تلفیقی منابع آب، دو جزء اصلی یعنی شبیه سازی حوضه مورد مطالعه و بهینه سازی آن بایستی در نظر گرفته و حل شود. نکته ای که در مسائل مدیریتی وارد می شود عدم قطعیت های متفاوت ناشی از شرایط متفاوت مسأله مثل؛ مبهم بودن شرایط موثر در حل مسأله، خطا در اندازه گیری و یا عدم قطعیت در مدل سازی باعث می شود که تصمیم سازان از روشهای مختلف آماری و استوکستیکی و یا اخیرا از ابزار فازی برای در نظر گرفتن شرایط مبهم و غیر قطعی در حل مسائل استفاده کنند. در این پایان نامه به طور خاص روی مدیریت تلفیقی منابع آب سطحی و زیرزمینی آبخوان دشت نجف آباد به عنوان مطالعه موردی تحقیق شده است. شبیه سازی و اندر کنش بین آب سطحی و زیرزمینی به همراه تعیین و تدقیق مرزهای آبخوان با استفاده از نرم افزار مدل سازی آب زیرزمینی groundwater vistas 4.0 برای داده های شش سال آبی متوالی 80-79 الی 85-84 به صورت ماهانه انجام گرفت. پس از شبیه سازی و تعیین ارتباط بین جریان های آب سطحی و زیر زمینی، بهینه سازی روی آبخوان مورد مطالعه انجام می گیرد. برای کنترل تراز سطح ایستابی در بهینه سازی نیاز به معادلات و نتایج مدل شبیه ساز در حالات مختلف است تا شرایط آبخوان در بهینه سازی در نظر گرفته شود. اما از آنجا که استفاده همزمان از مدل شبیه ساز در بهینه سازی باعث وقت گیر شدن و پیچیده شدن معادلات بهینه ساز می شود از یک روش برای تقریب مدل شبیه ساز و استفاده از آن در بهینه سازی استفاده می شود. به منظور در نظر گرفتن شرایط عدم قطعیت های موجود در اثر تقریب مدل شبیه ساز از رگرسیون خطی فازی استفاده شد. حسن این روش در آن است که پهنای تقریب را می توان به گونه ای تنظیم کرد که تمام متغیرهای مستقل و وابسته را در نظر بگیرد وشرایط عدم قطعیت مورد نظر نیز با توجه به نظر تصمیم ساز مورد توجه قرار می گیرد. تقریب بدست آمده از مدل شبیه ساز که در حوضه مورد نظر برای هریک از دو ناحیه تحت پوشش شبکه های آبیاری به صورت جداگانه انجام گرفت در بهینه سازی استفاده شد. بهینه سازی به صورت برنامه ریزی پویای فازی روی آبخوان مورد نظر با هدف حداقل شدن اختلاف بین نیاز آبی ومنابع آب قابل تخصیص انجام گرفت که در آن قیود سیستم های تأمین آب و نیز کنترل سطح ایستابی که از رابطه تقریبی مدل شبیه ساز بدست می آید در نظر گرفته شد. نکته قابل توجه در بهینه سازی در نظر گرفتن شرایط متفاوت اقلیمی و تأثیر آن بر تغییرات منابع آب قابل تأمین ونیاز آبی است که با استفاده از قوانین اگر-آنگاه فازی انجام شد. لذا با استفاده از سیستم استنتاج فازی و بر اساس میزان خروجی سالانه از سد زاینده رود مقادیر آب سطحی قابل تخصیص به شبکه های آبیاری منطقه، کل سطح زیر کشت در هر ناحیه و همچنین میزان درصد تمایل به کشت محصولات مختلف تعیین گردید. این موضوع باعث می شود که نیاز آبی و منابع آب سطحی قابل تخصیص با توجه به شرایط آبی محاسبه شده و در روند بهینه سازی در نظر گرفته شود. در نهایت جداول نتایج برای حالت های مختلف بهره برداری از آب های سطحی و زیر زمینی این زیرحوضه ارائه گردیده است.