شبيه‌سازي – بهينه‌سازي منابع آب، با هدف حداقل سازي عدم تأمين نيازها و حداقل سازي برداشت از منابع آبهاي زيرزميني (مطالعۀ موردي: حوضۀ زاهدان)

Simulation - Optimization of water resources with the objective of minimizing unmet demands and minimizing harvesting of groundwater resources (case study: Zahedan Basin

هدف از انجام پژوهش حاضر، شبيه سازي و بهينه سازي بهره برداري از منابع آبي شهرستان زاهدان طي 20 سال آينده تحت سناريوهاي مختلف مديريتي است. براي رسيدن به شرايط بهينۀ قطعي در اين مسئله، حداقل‌سازي عدم تأمين نيازها و حداقل سازي برداشت از منابع آب زيرزميني در قالب يك هدف و با استفاده از الگوريتم تك‌هدفه PSO ‌بررسي شد. پس از ورود اطلاعات و صحت سنجي مدل شبيه ساز، پنج سناريو تعريف شده و نتايج به‌دست‌آمده از اجراي اين سناريوها با يكديگر مقايسه شد. نتايج تحقيق حاضر نشان داد در سناريوي مرجع با افزايش جمعيت، در سالهاي پاياني دورۀ شبيه سازي با تنش آبي مواجه خواهيم بود. سناريوي دوم، با تخصيص پساب تصفيه شده به مصارف صنعتي و فضاي سبز، اين نيازها به طور كامل تأمين شد. در سناريوي سوم با فرض بهره برداري از خط دوم انتقال آب از چاه نيمه، نيازهاي شرب، صنعت و محيط زيست به طور كامل تأمين خواهند شد. در سناريوي بهينه متوسط تأمين نيازهاي شرب در ماههاي مرداد، تير، خرداد و شهريور به‌ترتيب به ميزان 19/4، 39/3، 21/3 و20/1 درصد افزايشيافت. نتايج نشان داد اين الگوريتم بهينه سازي بهخوبي توانسته است شكستها را كاهش دهد. درنهايت، سناريوي ايدهآل با تركيب سناريوهاي دوم و سوم و بر اساس مقادير بهينۀ برداشت از منبع آب زيرزميني تعريف شد. در اين سناريو نيازهاي شرب، صنعت و فضاي سبز به صورت كامل و نياز كشاورزي بيش از 95 درصد تأمين ميشود. همچنين، ميزان برداشت از منابع آب زيرزميني در سناريوي بهينه و ايدهآل به‌ترتيب 95/4 و 17 درصد نسبت به سناريوي مرجع كاهش يافت

The purpose of this research is to simulate and optimize the utilization of water resources of Zahedan in the next 20 years under various management scenarios. In order to reach the definitive optimal point in this issue, minimization of non-supply demands and minimization of withdrawal from groundwater resources in a single target was studied using a one-goal PSO algorithm. Five scenarios were defined and the results of these scenarios were compared. The results of the research showed that in the reference scenario with increasing population, in the final years of the simulation period, we will face the water stress. The second scenario, with the allocation of refined effluents to the industry and green spaces, was fully funded. In the third scenario, assuming the second line of water transfer from the well, the demands of drinking, industry and the environment will be fully met. The supply of drinking demands in August, June, and September was 4.9, 3.39, 3.21 and 1.20%, respectively. The results showed that this optimization algorithm has been able to reduce the failures. Finally, the ideal scenario was defined by combining the second and third scenarios based on the optimal amount of harvest from the groundwater source. In this scenario, the demands of drinking, industry, and green space are fully met and agricultural demands of over 95%. Also, the rate of harvesting of groundwater resources in the optimal and ideal scenario was 4.95 and 17 percent, respectively, compared to the reference scenario.