بهينه سازي مسيرخطوط انتقال نفت با بكارگيري پارامترهاي مكاني و روش هاي تصميم گيري چند معياره در GIS

Oil pipeline route optimization using multi-criteria analysis in GIS

سابقه و هدف: با توجه به وسعت و فواصل زياد بين قطب‌هاي توليد و مصرف در كشور، توسعه زيرساخت‌هاي خطي به عنوان ضرورتي حياتي مطرح مي‌باشد. از آنجايي كه در مسئله مسيريابي عوامل و معيارهاي متعددي درگير بوده كه اغلب با يكديگر ناسازگار بوده و براي گروه‌هاي تصميم‌گيري در اين زمينه مشكلاتي ايجاد مي‌كنند و اغلب فرآيند مسيريابي را به تاخير مي‌اندازند، به همين خاطر بهره‌گيري از روش‌هاي نوين نظير سامانه اطلاعات مكاني براي بهينه‌سازي فرآيند مسيريابي خطوط انتقال نفت مي‌تواند منجر به حل بسياري از مسائل پيچيده‌اي بشود كه در تصميم‌گيري با آن مواجه هستند. مواد و روش‌ها: هدف از اين پژوهش بهينه سازي مسير خطوط انتقال نفت از چاه حفاري شده به پالايشگاه با استفاده از سناريوهاي مختلف با در نظر گرفتن ريسك پذيري و ريسك گريزي مي باشد. ابتدا مهمترين معيارهاي مكاني نظير، زمين شناسي، پوشش كاربري، شيب طولي، مدل رقومي ارتفاع، معدن، گسل، رودخانه و آبراهه كه در استخراج مسير بهينه و هزينه احداث و اثرات متقابل آن با محيط اطراف موثر هستند، جمع‌آوري و با استفاده از توابع خطي وزني كاهشي و افزايشي استاندارد سازي و آماده سازي شدند. سپس براي وزندهي به پارامترهاي مورد نظر از روش تحليل سلسله مراتبي كه يكي از روش هاي دانش بنيان مي باشد، استفاده شد. جهت تلفيق پارامترهاي مكاني از عملگرهاي روش ميانگين مرتب شده وزني و براي يافتن مسير بهينه بين موقعيت چاه و پالايشگاه، از الگوريتم دايجسترا استفاده شد. نتايج و بحث: نتايج بدست آمده نشان مي دهد كه با افزايش مقدار α، مقدار هزينه، متوسط شيب و ارتفاع مسير عبوري نفت افزايش مي‌باشد. در سناريوهاي با مقادير كمتر از1 > α ارزش بيشتر به پيكسل‌هاي داراي مقدار عددي بالا داده مي‌شود. بعبارت ديگر با افزايش مقدار α و كاهش درجه خوش بيني،وزن‌هاي ترتيبي كوچكتر و كوچك‌تري به ارزش‌هاي بالاي معيارها اختصاص پيدا مي‌كند. در حالي كه وزن‌هاي ترتيبي بزرگتر به مقادير داراي ارزش عددي پايين در همان موقعيت اختصاص داده مي‌شود. به همين خاطر مقدار طول مسير از سناريو (All (AND به سمت سناريو (At least one (OR كاهش مي يابد. به اين دليل كه الگوريتم دايجسترا يك الگوريتم تك هدفه بوده و هدف آن استخراج مسير با كمترين هزينه مي‌باشد. زيرا در هر گام حركت پيكسلي كه داراي كم­ترين هزينه تجمعي باشد را به عنوان جهت حركت انتخاب مي كند و مقدار طول مسير را در نظر نمي‌گيرد كه همين مورد يكي از مهم‌ترين عيوب الگوريتم مي‌باشد. نتيجه گيري: با مقايسه بين مسير موجود و مسيرهاي بدست آمده از الگوريتم دايجسترا در سناريوهاي متفاوت برا اساس چهار فاكتور طول، هزينه، متوسط شيب و متوسط ارتفاع مسير استخراج شده در سناريوهاي Almost All ، Most و (Half (WLC از نظر كليه فاكتورها و معيارهاي فني- اقتصادي و زيست‌محيطي در شرايط بسيار مناسب‌تري قرار دارند. سناريوهاي ديگر در برخي از فاكتورها نتايج بهتري نسبت به مسير موجود ايجاد كرده‌اند. با ارائه نتايج گوناگون با سطح ريسك و جبران پذيري اين روش از انعطاف‌پذيري بالايي در برآورد ساختن نيازها و اولويت تصميم گيران در حوزه صنعت نفت براي طراحي بهينه خطوط انتقال برخوردار است.

Introduction: According to distribution requirements and the broad distance between production and consumption centres in Iran, linear infrastructure development plays an important role and should be considered as a vital necessity. Routing problems include many factors which are often incompatible with each other and incompatibility amongst parameters causes significant delays in the process of routing. Hence, it is of interest that use of the new utilities in Geographic Information Systems (GIS) to optimize the routing process can resolve the difficulties faced in decision-making steps. Materials and methods: This study aims at optimizing oil pipeline routes from wells drilled to the refinery by using different scenarios and to consider is ORness and ANDness. In the beginning preparation stage all necessary spatial data Like, Geology, land cover, slope, Dem, Fault, Main, River, stream which are required to find the optimal route for establishment of oil transmission line have been collected than Standardization and Preparation by using reducing and Increasing linear weighting function. AHP process has been hired in order to find spatial weight of each parameter’s effectiveness in terms of cost of establishment and oil line interaction with its surrounding environment. Ordered weighted average (OWA) method has been applied to integrate spatial data and achieve the result, cost layer. Dijkstra's algorithm has then been used to find the optimal route between the location of wells and refineries. Results and discussion: The results show that with increase in the value of α, the amount of cost, average slope and height of the oil transit route increase. In scenarios with 𝛂 < 𝟏, higher values are given to high-value pixels. While higher order weights are assigned to values with a lower numerical value in the same position. Therefore, the length of the route from the All (AND) scenario to the At least one (OR) scenario decreases. Because the Dijkstra's algorithm is a single-objective algorithm and aims at extracting the path with the least cost. Because at every move, Choose a pixel with the lowest Accumulative cost as the direction of motion and do not pay attention to the length of the route. Conclusion: By comparing the existing route and the paths obtained from the Dijkstra's algorithm in different scenarios based on the factors of length, cost, mean slope and height of the route extracted In Almost All, Most, and Half (WLC) scenarios, are better than the other options in terms of techno-economic and environmental conditions in study area. Other scenarios have produced better results than some of the existing ones in some of the factors. Providing Various Results, With ORness and tradeoff this method has great flexibility in estimating the needs and priority of decision makers in the field of petroleum industry to design optimal transmission lines.