فایل مدلسازی حل مناقشات در بهره برداری تلفیقی آب های سطحی و زیرزمینی
دسته بندي :
کالاهای دیجیتال »
رشته عمران و نقشه برداری (آموزش_و_پژوهش)
این پایان نامه در قالب فرمت word قابل ویرایش ، آماده پرینت و ارائه به عنوان پروژه پایانی میباشد
فهرست مطالب
فصل اول: کلیات.
1-1- مقدمه.. 2
1-2- ضرورت انجام تحقیق.. 3
1-3- اهداف و دامنهی تحقیق........... 3
1-4- روششناسی (متدلوژی) نیل به اهداف تحقیق.. 3
1-5- مشارکت علمی (نوآوری تحقیق).. 4
1-6- ساختارتحقیق................. 4
فصل دوم: بررسی سوابق مطالعاتی
2-1- مقدمه.. 6
2-2- مطالعات انجام گرفته در زمینهی حل اختلاف.. 6
2-2-1- حل اختلاف در بهرهبرداری از آبهای سطحی.. 6
2-2-2- حل اختلاف در بهرهبرداری از آبهای زیرزمینی.. 11
2-2-3- حل اختلاف در بهرهبرداری تلفیقی از آبهای سطحی و زیرزمینی 12
2-3- جمعبندی.. 13
فصل سوم: مواد و روشهای به کار رفته در تحقیق.
3-1- مقدمه.. 15
3-2- مدلهای بهینهسازی.. 15
3-2-1- مدلهای بهینهسازی تکهدفه.. 15
3-2-2- مدلهای بهینهسازی چندهدفه.. 17
3-3- مدلهای حل اختلاف.. 18
3-4- مدل شبیهسازی سیستم.. 21
3-4-1- روش ماتريس پاسخ واحد.. 21
3-5- جمعبندی.. 26
فصل چهارم: ساختار مدلهای شبیهسازی سیستم و بهینهسازی حل اختلاف
4-1- مقدمه.. 28
4-2- محاسبهی ماتریس پاسخ آبخوان.. 30
4-3- شبیهسازی شرایط موجود.. 32
4-4- مدل بهینهسازی.. 39
4-5- مقایسهی مقادیر کمبود در دو حالت شبیهسازی- بهینهسازی و بهینهسازی 43
4-6- مدل حل اختلاف.. 44
4-6-1- معرفی توابع مطلوبیت.. 44
4-6-2- فرمولبندی مدل حل اختلاف Nash. 47
4-6-3- فرمولبندی مدل CR(I). 53
4-6-4- فرمولبندی مدل CR(II). 56
4-6-5- مقادیر مطلوبیتهای تأمین نیاز حاصل از مدلهای حل اختلاف 59
4-6-6- مقایسهی نتایج مدلهای مختلف حل اختلاف.. 59
4-7- تخصیص آب با استفاده از رویکرد همکارانه.. 61
4-8- جمعبندی.. 65
فصل پنجم: مطالعهی موردی
5-1- مقدمه.. 67
5-2- دادههای پایه.. 68
5-3- مدل بهینهسازی سیستم.. 72
5-3-1- معرفی توابع مطلوبیت........ 72
5-3-2- وزن نسبی شرکتکنندگان.. 73
5-4- متدولوژی و ابزار حل مدل.. 74
5-4-1- نتایج حاصل.. 75
5-4-1-1- نتایج سال آبی 51-1350. 75
5-4-1-2- نتایج سال آبی 67-1366. 83
5-4-1-3- نتایج سال آبی 78-1377. 89
5-4-2- مقایسهی نتایج مدل حل اختلاف Nash و مدل CR(II)..... 95
5-4-3- مسئلهی تخصیص آب با رویکرد همکارانه در مورد سال آبی 51-1350 96
5-5- جمعبندی.. 97
فصل ششم: نتایج و پیشنهادات
6-1- مقدمه.. 100
6-2- نتایج حاصل.. 100
6-3- پیشنهادات برای مطالعات آتی.. 102
فصل هفتم: مراجع
فهرست پیوستها
پیوست شماره یک- ضرایب پاسخ
پیوست شماره دو- آشنایی با نرمافزار LINGO
پیوست شماره سه- آشنایی با نرمافزار MODFLOW
فهرست اشکال
شکل 2‑1: منابع آبهای سطحی و منطقه کشاورزی آبخوان تهران.. 13
شکل 3‑1: فرم کلی تابع مطلوبیت ذوزنقهای [4].. 21
شکل 3‑2: مفهوم ضريب پاسخ براي منابع تحريککننده و تحريک شونده نقطهاي[2].. 24
شکل 3‑3: پارامترهای یک سیستم آبخوان که میتواند توسط MODFLOW شبیهسازی شود [2].. 26
شکل 4‑1: بهرهبرداری دو مصرفکننده به صورت تلفیقی از منابع آب سطحی و زیرزمینی.. 29
شکل 4‑2: نمای شماتیک سیستم فرضی در محیط نرمافزار Visual MODFLOW... 31
شکل 4‑3: مقایسهی نتایج افت چاه 1 در LINGO و Visual MODFLOW... 31
شکل 4‑4: مقایسهی نتایج افت چاه 2 در LINGO و Visual MODFLOW... 32
شکل 4‑5: مقادیر تخصیص و کمبود حاصل از شبیهسازی وضع موجود برای مصرفکنندهی بالادست.. 37
شکل 4‑6: مقادیر تخصیص و کمبود حاصل از شبیهسازی وضع موجود برای مصرفکنندهی پاییندست.. 37
شکل 4‑7: نتایج حاصل از شبیهسازی وضع موجود.. 38
شکل 4‑8: مقادیر تخصیص و کمبود حاصل از مدل بهینهسازی برای مصرفکنندهی بالادست.. 41
شکل 4‑9: مقادیر تخصیص و کمبود حاصل از مدل بهینهسازی برای مصرفکنندهی پاییندست.. 41
شکل 4‑10: نتایج حاصل از مدل بهینهسازی.. 42
شکل 4‑11: مقایسهی مقادیر کمبود در دو مدل برای مصرفکنندهی بالادست 43
شکل 4‑12: مقایسهی مقادیر کمبود در دو مدل برای مصرفکنندهی پاییندست 43
شکل 4‑13: نمودار تابع مطلوبیت تأمین نیاز آبی مصرفکنندگان.. 45
شکل 4‑14: نمودار تابع مطلوبیت افت تراز آبخوان در محل چاهها.. 45
شکل 4‑15: نمودار تابع مطلوبیت تأمین نیاز زیستمحیطی.. 46
شکل 4‑16: نمودار تابع مطلوبیت مرتبط با هزینهی برداشت آب مصرفکنندگان 46
شکل 4‑17: مقادیر تخصیص و کمبود حاصل از مدل بهینهسازی Nash برای مصرفکنندهی بالادست.. 51
شکل 4‑18: مقادیر تخصیص و کمبود حاصل از مدل بهینهسازی Nash برای مصرفکنندهی پاییندست.. 51
شکل 4‑19: نتایج حاصل از مدل بهینهسازی Nash. 52
شکل 4‑20:مقادیر تخصیص و کمبود حاصل از مدل CR(I) برای مصرفکنندهی بالادست 54
شکل 4‑21:مقادیر تخصیص و کمبود حاصل از مدل CR(I) برای مصرفکنندهی پاییندست.. 54
شکل 4‑22: نتایج حاصل از مدل CR(I). 55
شکل 4‑23:مقادیر تخصیص و کمبود حاصل از مدل CR(II) برای مصرفکنندهی بالادست.. 57
شکل 4‑24: مقادیر تخصیص و کمبود حاصل از مدل CR(II) برای مصرفکنندهی پاییندست.. 57
شکل 4‑25: نتایج حاصل از مدل CR(II). 58
شکل 4‑26: نتایج کمبودهای آبی مدلهای مختلف حل اختلاف برای بالادست رودخانه.. 60
شکل 4‑27: نتایج کمبودهای آبی مدلهای مختلف حل اختلاف برای پاییندست رودخانه.. 60
شکل 4‑28: مقایسهی مقادیر کمبود آبی مصرفکنندهی بالادست قبل و بعد از همکاری.. 64
شکل 4‑29 : مقایسهی مقادیر کمبود آبی مصرفکنندهی پاییندست قبل و بعد از همکاری.. 64
شکل 5‑1:موقعیت کلی منطقهی طرح و محدودهی مدل (آبخوان) در حوضهی آبریز ابهر [5].. 67
شکل 5‑2: نمودار جریان رودخانهی ابهر در سالهای آبی مختلف.. 68
شکل 5‑3: مقادیر مختلف نیازهای صنعت، شهری، کشاورزی.. 69
شکل 5‑4: موقعیت چاههای موجود در منطقه.. 70
شکل 5‑5 : نمودار تابع مطلوبیت تأمین نیاز آبی مصرفکنندگان.. 72
شکل 5‑6: نمودار تابع مطلوبیت افت تراز آبخوان در محل چاهها.. 72
شکل 5‑7 : نمودار تابع مطلوبیت تأمین نیاز زیستمحیطی رودخانه.. 73
شکل 5‑8: نمودارتابع مطلوبیت مرتبط با هزینهی برداشت آب مصرفکنندگان 73
شکل 5‑9: نتایج تخصیص و کمبود حاصل از مدل برای مصرف شرب بالادست سال آبی 51-1350. 76
شکل 5‑10: نتایج تخصیص و کمبود حاصل از مدل برای مصرف شرب پاییندست سال آبی 51-1350. 76
شکل 5‑11: نتایج تخصیص و کمبود حاصل از مدل برای مصرف صنعت بالادست سال آبی 51-1350. 78
شکل 5‑12: نتایج تخصیص و کمبود حاصل از مدل برای مصرف صنعت پاییندست سال آبی 51-1350. 78
شکل 5‑13: نتایج تخصیص و کمبود حاصل از مدل برای مصرف کشاورزی بالادست سال آبی 51-1350. 80
شکل 5‑14: نتایج تخصیص و کمبود حاصل از مدل برای مصرف کشاورزی پاییندست سال آبی 51-1350. 80
شکل 5‑15: نتایج تخصیص و کمبود حاصل از مدل برای مصرف شرب بالادست سال آبی 67-1366. 84
شکل 5‑16: نتایج تخصیص و کمبود حاصل از مدل برای مصرف شرب پاییندست سال آبی 67-1366. 84
شکل 5‑17: نتایج تخصیص و کمبود حاصل از مدل برای مصرف صنعت بالادست سال آبی 67-1366. 86
شکل 5‑18: نتایج تخصیص و کمبود حاصل از مدل برای مصرف صنعت پاییندست سال آبی 67-1366. 86
شکل 5‑19: نتایج تخصیص و کمبود حاصل از مدل برای مصرف کشاورزی بالادست سال آبی 67-1366. 88
شکل 5‑20: نتایج تخصیص و کمبود حاصل از مدل برای مصرف کشاورزی پاییندست سال آبی 67-1366. 88
شکل 5‑21: نتایج تخصیص و کمبود حاصل از مدل برای مصرف شرب بالادست سال آبی 78-1377. 90
شکل 5‑22: نتایج تخصیص و کمبود حاصل از مدل برای مصرف شرب پاییندست سال آبی 78-1377. 90
شکل 5‑23: نتایج تخصیص و کمبود حاصل از مدل برای مصرف صنعت بالادست سال آبی 78-1377. 92
شکل 5‑24: نتایج تخصیص و کمبود حاصل از مدل برای مصرف صنعت پاییندست سال آبی 78-1377. 92
شکل 5‑25: نتایج تخصیص و کمبود حاصل از مدل برای مصرف کشاورزی بالادست سال آبی 78-1377. 94
شکل 5‑26: نتایج تخصیص و کمبود حاصل از مدل برای مصرف کشاورزی پاییندست سال آبی 78-1377. 94
شکل 5‑27: مقایسهی نتایج برداشت از آب سطحی در دو مدل Nash و CR(II) 95
شکل 5‑28: مقایسهی نتایج برداشت از آب زیرزمینی در دو مدل Nash و CR(II) 96
فهرست جداول
جدول 4‑1: اطلاعات ورودی مسئله (مقادیر به میلیون متر مکعب).. 29
جدول 4‑2: ماتریسهای پاسخ چاه 1 و چاه 2. 30
جدول 4‑3: مقادیر برداشت آب سطحی بالادست حاصل از شبیهسازی در محیط Excel 33
جدول 4‑4: مقایسهی مقادیر برداشت و مقادیر کمبود دو مصرفکننده (مقادیر به میلیون متر مکعب).. 36
جدول 4‑5: مقایسهی مقادیر برداشت و مقادیر کمبود دو مصرفکننده (mcm) 40
جدول 4‑6: مقایسهی مقادیر برداشت و مقادیر کمبود دو مصرفکننده (mcm) 50
جدول 4‑7: مقایسهی مقادیر برداشت و مقادیر کمبود دو مصرفکننده (mcm) 53
جدول 4‑8: مقایسهی مقادیر تخصیص و مقادیر کمبود دو مصرفکننده(mcm) 56
جدول 4‑9: مجموع مقادیر هزینه در مدلهای مختلف برای دو مصرفکنندهی بالادست و پاییندست (تومان).. 58
جدول 4‑10: مقایسهی مقادیر مطلوبیتهای تأمین نیاز مصرفکنندگان 59
جدول 4‑11: مقادیر رهاسازی آب در ماههای مختلف.. 63
جدول 5‑1: جریان رودخانه ابهر در سالهای آبی مختلف (mcm).. 68
جدول 5‑2: مقادیر نیاز شهری، صنعت،کشاورزی و حقابههای زیستمحیطی طرح (mcm). 69
جدول 5‑3: ماتریس پاسخ چاه 1. 71
جدول 5‑4: مقادیر ضرایب برگشتی به آب سطحی و آب زیرزمینی.. 71
جدول 5‑5: مقادیر ضرایب برگشتی از مصارف مختلف.. 71
جدول 5‑6: مقادیر وزن نسبی شرکتکنندگان در مطالعهی موردنظر.. 74
جدول 5‑7: مقادیر نیاز، تخصیص و کمبودهای آبی مربوط به مصرف شرب سال آبی 51-1350 (mcm). 75
جدول 5‑8: مقادیر نیاز، تخصیص و کمبودهای آبی مربوط به مصرف صنعت سال آبی 51-1350 (mcm). 77
جدول 5‑9: مقادیر نیاز، تخصیص و کمبودهای آبی مربوط به مصرف کشاورزی سال آبی 51-1350 (mcm). 79
جدول 5‑10: مقادیر جریان زیستمحیطی مربوط به بالادست و پاییندست رودخانه سال آبی 51-1350. 81
جدول 5‑11: مقادیر نیاز، تخصیص و کمبودهای آبی مربوط به مصرف شرب سال آبی 67-1366 (mcm). 83
جدول 5‑12: مقادیر نیاز، تخصیص و کمبودهای آبی مربوط به مصرف صنعت سال آبی 67-1366 (mcm). 85
جدول 5‑13: مقادیر نیاز، تخصیص و کمبودهای آبی مربوط به مصرف کشاورزی سال آبی 67-1366 (mcm). 87
جدول 5‑14: مقادیر نیاز، تخصیص و کمبودهای آبی مربوط به مصرف شرب سال آبی 78-1377 (mcm). 89
جدول 5‑15: مقادیر نیاز، تخصیص و کمبودهای آبی مربوط به مصرف صنعت سال آبی 78-1377 (mcm). 91
جدول 5‑16: مقادیر نیاز، تخصیص و کمبودهای آبی مربوط به مصرف کشاورزی سال آبی 78-1377 (mcm). 93
جدول 5‑17: مقادیر رهاسازی آب در ماههای مختلف.. 97
چکیده
وجود ذینفعان مختلف در بهرهبرداری از سیستمهای منابع آب با اولویتهای متفاوت و معمولاً در تضاد، مناقشاتی را به وجود میآورد که حل و رفع این مناقشات به خصوص در سالهای اخیر مورد توجه محققان بسیاری قرار گرفته است و راهکارهای متفاوتی برای حل این مشکل ارائه شده است. یکی از این روشها رویکرد حل اختلاف Nash میباشد. در این پایاننامه یک سیستم مرکب رودخانه-آبخوان که وظیفهی تأمین نیاز آبی دو منطقهی بالادست و پاییندست را بر عهده دارد در نظر گرفته شده و وضعیت مناقشهی سیستم شبیهسازی شده است. با استفاده از رویکرد Nash مسئلهی حل مناقشه بین مصرفکنندگان آب که از هر دو منبع آب سطحی و زیرزمینی استفاده میکنند تحلیل گردیده و نتایج حاصل از آن با دو روش حل اختلاف دیگر مقایسه شده است. این مسئله با توجه به محدودیتهای موجود برای برداشت آب زیرزمینی (افت تراز آبخوان) و همچنین محدودیت برداشت آب سطحی (تأمین نیاز زیستمحیطی) حل شده است. از نرمافزار VisualMODFLOW برای شبیهسازی سیستم رودخانه-آبخوان و نرمافزار LINGO برای حل مسئلهی بهینهی حاصل استفاده شده است. مطالعهی موردی، مناقشهی موجود در بین مصرفکنندگان بخشهای مختلف شهری، صنعتی و کشاورزی دو منطقهی ابهر و خرمدره را که از منابع سطحی و زیرزمینی به صورت تلفیقی استفاده میکنند در نظر دارد و از روبکرد حل اختلاف Nash برای بهبود این مناقشه استفاده میکند. نتایج حاصل از این مطالعه نشان داد که مدل Nash میتواند با رعایت مقادیر وزنهای نسبی و مطلوبیتهای تعیینشده پاسخی را ارائه دهد که حاصل مشارکت ذینفعان بوده و مطلوبیت کل سیستم را به ماکزیمم مقدار برساند.