توسعه مدل تخصیص منابع آب سطحی در شرایط ریسک با رویکرد بهینه سازی چند هدفه
Developing Surface Water Resources Allocation Model under Risk Condition with Multi objective Optimization Approach
/حمید فضائیلی
: فنی مهندسی عمران
، ۱۳۹۹
، عباسپور
۱۲۱ص
چاپی - الکترونیکی
دکتری
مهندسی عمران آب
۱۳۹۹/۰۵/۲۹
تبریز
محدودیت منابع آب تجدید شونده و تقاضای روز افزون برای مصرف آب در بخشصهای مختلف مصرف، اهمیت مدیریت منابع آب را افزایش داده است .این اهمیت بویژه در دورهصهای خشکسالی نمود بیشتری دارد .تجربه کشورهای مختلف در زمینه مدیریت منابع آب نشان میصدهد که اعمال مدیریت صحیح بر منابع آب به میزان زیادی محدودیتصها و مشکلات ناشی از کمبود منابع آب را تعدیل میصبخشد .هدف از این مطالعه توسعه یک مدل جهت تخصیص منابع آب با در نظر گرفتن معیارهای برابری و کارایی با لحاظ عدم قطعیتصها است .عدم قطعیت بخش غیر قابل اجتنابی از مدیریت منابع آب میصباشد این عدم قطعیت میصتواند از مواردی مانند شرایط اقلیمی، مقدار آب در دسترس و میزان تقاضا ناشی گردد .در این رساله جهت رسیدن به یک مدل تخصیص بهینه در شرایط ریسک و عدم قطعیت، از یک مدل بهینهصسازی چند هدفه که هدف اول آن حداکثرسازی میزان برابری و هدف دوم حداقلصسازی میزان ریسک است، استفاده شد .ریسک مد نظر دراین مطالعه ریسک ناشی از ضرر اقتصادی) ریسک ناشی از کاهش بهرهصوری (است .برای مدل تخصیص آب سطحی سالانه، نوسان آورد آب سالانه حوضهصی رودخانه، منبع اصلی عدم قطعیت است که باعث ایجاد ریسک ناشی از کاهش بهرهصوری اقتصادی میصشود .بنابراین مدیریت ریسک ناشی از عدم قطعیت، ضروری میصباشد .در این مطالعه برای هدف ریسک از تابع ارزش در معرض خطر شرطی و برای هدف برابری از تابع جینی استفاده شده و برای حل مدل از روش برنامهصریزی سازشی کمک گرفته شد .از شاخص پایداری جهت وزن دهی به توابع هدف استفاده شد تا عدم قطعیتصهای ذاتی سیستم در نظر گرفته شود .مدل بهینهصسازی ایجاد شده بر اساس چهار سناریو و برای حوضه آبریز رودخانه گیویصچای حل شد .خروجیصهای بدست آمده بر اساس میزان برابری و کارآیی بدست آمده باهم مقایسه گردید .از روش AHP و نظرات خبرگان مرتبط جهت رتبهصبندی سناریوها استفاده گردید .نتایج نشان داد استفاده از شاخص پایداری، استراتژی مناسبی جهت وزنصدهی به توابع هدف در مدل تخصیص میصباشد .همچنین استفاده از تابع ریسک نه تنها باعث در نظر گرفتن عدم قطعیتصهای حوضه آبریز در مدل میصشود بلکه نیاز به در نظر گرفتن یک تابع دیگر جهت محاسبه کارایی مدل نیز از بین میصرود .درواقع با کمینهصسازی CVaR میزان کارایی حداکثر میصشود .همچنین خروجی سناریوهای مختلف نشان داد که دو هدف ریسک و برابری اهدافی متناقض هستند و جهت ایجاد موازنهoff) - (Tradeبین این دو هدف شاخص پایداری انتخاب مناسبی است
off between these two objectives, the sustainability index is a good choice-objective optimization model was used, the first objective of which is to maximize the level of equality and the second objective is to minimize the amount of risk. The risk in this study is the risk of economic loss (Economic efficiency loss risk). For the annual water allocation model, the fluctuation in available water of the river basin is the main source of uncertainty and can result in the corresponding risk of economic efficiency loss. Thus, it is essential to manage the economic efficiency loss risk resulting from uncertainty. In this study, the conditional value at risk function was used for the objective of risk, and the Gini function was used for the objective of equality, and the compromise programming method was used to solve the model. The Sustainability index was also, employed to determine the objective function weights to take into account the inherent uncertainties of the system. The optimization model based on four scenarios was solved for the Givichai river basin. The obtained results were compared based on equality and efficiency. The AHP method and the opinions of related experts were used to rank the scenarios. The results showed that using the sustainability index is a good strategy for obtaining weights of the objective functions in the allocation model. Also, the use of the risk function not only takes into account the uncertainties of the catchment area in the model but also eliminates the need to consider another function to calculate the efficiency of the model. In fact, minimizing CVaR maximizes performance. Also, the output of different scenarios showed that the two objectives of risk and equality are conflicting objectives, and to create a trade-Restrictions on renewable water resources and the growing demand for water consumption in various sectors have increased the importance of water resources management. This importance is especially noticeable during periods of drought. The experience of different countries in the field of water resources management shows that the application of proper management of water resources greatly modifies the limitations and problems caused by the lack of water resources. The aim of this study is to develop a model for allocating water resources taking into account the criteria of equality and efficiency including uncertainties. Uncertainties are an inevitable part of water resource management. These uncertainties can be caused by conditions such as climatic conditions, the amount of water supply and demand. In this dissertation, in order to achieve an optimal allocation model in terms of risk and uncertainty, a multi
Developing Surface Water Resources Allocation Model under Risk Condition with Multi objective Optimization Approach