خلاصه، جمع‌بندی و پیشنهادات 84
منابع 86
فهرست جدول‌ها
صفحه
عنوان
جدول 3-1- استاندارد وضعيت بارش براساس SPI 36
جدول 4-1- مقادير سطح، حجم و ارتفاع مخزن سد رودبال 41
جدول 4-2- مقادیر تبخیر و بارش بر سطح مخزن سد 46
جدول 4-3- نیاز ماهانه و سالانه مصارف صنعتی از سد رودبال (میلیون مترمکعب) 46
جدول 4-4- نیاز ماهانه و سالانه مصارف شرب از سد رودبال (میلیون مترمکعب) 46
جدول 4-5- نیاز آبی ناخاص محصولات پیشنهادی (مترمکعب در هر هکتار) 47
جدول 4-6- الگوی کشت و سطح زیر کشت پیشنهادی برای ارضی آببران در سال­هال پرآبی- الگوی تیپ الف 48

(( اینجا فقط تکه ای از متن درج شده است. برای خرید متن کامل فایل پایان نامه با فرمت ورد می توانید به سایت feko.ir مراجعه نمایید و کلمه کلیدی مورد نظرتان را جستجو نمایید. ))

جدول 4-7- الگوی کشت و سطح زیر کشت پیشنهادی برای ارضی آببران در سال­هال نرمال- الگوی تیپ ب 48
جدول 4-8- الگوی کشت و سطح زیر کشت پیشنهادی برای ارضی آببران در سال­هال خشک- الگوی تیپ پ 49
جدول 4-9- عملکرد و قیمت محصولات کشاورزی در منطقه 49
جدول 6-1- شاخص SPI در منطقه 68
جدول 6-2- مقدار آب تخصیص داده شده به آببران در حالت همکارانه و غیرهمکارانه(MCM) 76
جدول 6-3- حد بالا و پایین سود بازتوزیع شده توسط FVLC 81
فهرست شکل‌ها
صفحه
عنوان
شکل 4-1- موقعیت قرارگیری منطقه مورد مطالعه 39
شکل 4-2- منحني سطح – حجم – ارتفاع مخزن سد 45
شکل 4-3- شکل شماتیک آببران کشاورزی منطقه مورد مطالعه 42
شکل 5-1- ساختار مدل پیشنهادی 52
شکل 6-1- عملکرد مخزن در سناریو ترسالی 70
شکل 6-2- عملکرد مخزن در سناریو نرمال 70
شکل 6-3- عملکرد مخزن در سناریو خشک 71
شکل 6-4- نسبت مقدار آب تخصیص داده شده به نیاز آبی (آببراول) 72
شکل 6-5- نسبت مقدار آب تخصیص داده شده به نیاز آبی (آببردوم) 72
شکل 6-6- نسبت مقدار آب تخصیص داده شده به نیاز آبی (آببرسوم) 73
شکل 6-7- نسبت مقدار آب تخصیص داده شده به نیاز آبی (آببرچهارم) 73
شکل 6-8- تغییرات TDS در نقاط کنترل کیفی در حالت خشکسالی 74
شکل 6-9- مقایسه سود حاصل از تخصیص همکارانه وغیرهمکارانه در سناریو خشک 75
شکل 6-10- مقایسه نسبت تأمین نیاز آببر سوم در حالت نرمال و حالتی که TDS در آورد رودخانه حداکثر است، در سناریو نرمال 80
شکل 6-11- مقایسه مقدار رها شده از مخزن در حالت نرمال و حالتی که آورد رودخانه %80 کاهش یافته است، در سناریو نرمال 80
فصل اول

مقدمه

1-1- مقدمه

رشد جمعیت و شهرنشینی، افزایش تولیدات کشاورزی و تغییرات آب و هوا از یک سو وکمبود منابع آب شیرین در دسترس از سوی دیگر باعث شده است نحوه­ بهره ­برداری بهینه از منابع آب، بحثی چالش برانگیز باشد. در چند دهه اخیر نظر سیاستگزاران و تصمیم­ گیران بخش آب با توجه به افزایش رقابت بر سر آب در میان فعالیت­های مختلف انسانی و تأثیر آن بر محیط‌زیست و پرهیز از تصمیم ­گیری­هایی در زمینه تخصیص آب که در آینده پاسخ­گویی به آن با مشکل مواجه شود، به سوی توسعه سیاست­های پایدار در تخصیص منابع آب، جلب شده است. به همین علت رویکرد برنامه‌ریزی مبتنی بر مدیریت عرضه^[2] که با هدف بیشینه‌سازی عرضه آب برای تقاضاهای آبی عمل می‌کند، امروزه جای خود را به رویکردهایی داده است که عواملی مانند کیفیت آب، عدالت، سود اقتصادی و پایداری در سیستم را در نظر می­گیرد (Zheng et al., 2011). در نظر گرفتن این عوامل در روند تخصیص منابع آب، لحاظ عدم‌قطعیت‌های موجود در عوامل مذکور و وجود ذینفعان متعدد در یک حوضه آبریز باعث می‌شود اعمال یک رویکرد جامع و پایدار در بهره ­برداری از منابع آبی حوضه آبریز، امری پیچیده و دشوار باشد.
در این پایان نامه مدل کمی و کیفی جهت تخصیص آب در سیستم­های رودخانه-مخزن در قالب یک مدل بهینه‌سازی ریاضی فرمولبندی و پیشنهاد گردیده است. این مدل، امکان تصمیم‌گیری در مورد مقدار تخصیص آب به متقاضیان را با لحاظ اثرات بلندمدت خصوصیات هیدرولوژیکی، اقتصادی و زیست‌محیطی، در قالب سه معیار عدالت^[3]، بهره­وری^[4] و پایداری^[5]، با در نظر گرفتن عدم‌قطعیت در پارامترهای هیدرولوژیکی و اقتصادی را برای دست‌اندرکاران بخش آب فراهم می­نماید.
در این مدل ابتدا با رويکرد تخصيص همزمان كمي و كيفي آب، براساس سه شاخص یاد شده تلاش شده است، ضمن تخصيص بهينه آب بين آببران، بار آلودگي وارد‌شده توسط آن‌ها که متأثر از مقدار آب تخصیص داده شده است، به گونه ­ای باشد كه استانداردهاي زيست‌محيطي نيز تأمين شود. سپس با رویکرد تئوري بازي‌ها، مدلی به منظور تخصيص كمي و كيفي منابع آب ارائه مي‌گردد که بتواند ضمن توجه به مطلوبيت‌هاي طرف‌هاي درگير و جلب رضايت آنها، سود حاصل در سیستم حداکثر شود. در مدل­های ارائه شده عدم‌قطعیت موجود در پارامترهای هیدرولوژیکی و اقتصادی به ترتیب با بهره گرفتن از روش بهینه­سازی سناریوها و مدل بازی FVLC^[6] لحاظ شده ­اند. این مدل­های بهینه­سازی در محیط نرم­افزار ^[7]GAMS کدنویسی شده‌اند.

1-2- اهمیت مسئله

بشر تقريباً‌ یک درصد كل آب روي زمين را مورد بهره‌برداري قرار مي‌دهد كه به صورت آب‌هاي سطحي (جويبارها، رودخانه‌ها و درياچه‌ها) و يا آب‌هاي زيرزميني (چشمه و چاه) است و همین مقدار اندک پراکنشی نا­متناسب دارد. با توجه به توزیع نامناسب زمانی و مکانی بارندگی و همچنین ناکافی بودن ریزش‌های جوی (متوسط بارندگی 250 میلی متر)، ایران در رده کشورهای خشک و نیمه خشک جهان دسته بندی می‌گردد. با چنین اقلیمی، ایران کشوری است که سهم کمتری از همین مقدار اندک منابع آب می‌برد. افزایش جمعیت (از 10 میلیون نفر در سال 1925 به 68 میلیون نفر در سال 2005)، توسعه بهداشت، کشاورزی و صنایع نیز افزایش تقاضای آب را در پی داشته است. این در حالی است که الگوهای مدیریتی و رفتاری ما در مصرف همین منابع ناچیز به گونه‌ای است که گویی مشکلی در این باره وجود ندارد؛ چنانچه در گزارش سال 2007 بانک جهانی، سرعت کاهش منابع آب شیرین در ایران 6 برابر میانگین جهانی عنوان شده است. منابع آب شیرین برای برآوردن نیازهای اولیه انسان، جنبه‌ای حیاتی دارد و حفاظت ناکافی از کیفیت و کمیت این منبع حیاتی منجر به پدید آمدن محدودیت‌های جدی در فرایند توسعه پایدار می‌شود و از این رو استفاده بهینه کمی و کیفی از منابع آب موجود امری اجتناب ناپذیر است. بهره‌برداري بهينه‌ از منابع آب به عنوان يکي از مسائل پايه در تحليل سيستم‌هاي منابع آب در چند دهه گذشته مورد توجه محققين قرار داشته است که از عمده‌ترین دلایل آن می­توان به ارزش اقتصادي حاصل از بهره‌برداري بهينه از منابع آب، افزايش نيازهاي آبي و کمبود منابع آب در دسترس اشاره کرد. از طرفي كيفيت آب نيز از پارامترهاي مهمي است كه بسته به مورد استفاده، از طريق ارگان­هاي مختلف داراي محدوديت‌هايي است. بدين معني كه براي مصارف مختلف استانداردهاي مختلفي براي كيفيت آب تعيين گرديده است از اينرو كيفيت آب نيز از پارامترهاي تعيين كننده در تعيين سياست بهره‌برداري از منابع آب موجود است (مجرد، 1391).
باتوجه به نیاز کشاورزی بیش از 94 درصد از کل مصرف آب در بخش کشاورزی می­باشد. استان فارس یکی از مهمترین استانهاي کشور در تولید محصولات کشاورزي می­باشد و با توسعه کشاورزي در این استان و با توجه به نیاز هرچه بیشتر به آب، توجه سیاستگزاران و تصمیم‌گیران بخش آب بیش از پیش به سمت نحوه مدیریت منابع آب این استان جلب شده است (مجرد، 1391).
منطقه داراب با دارا بودن پتانسیل بالقوه­ای که در زمینه کشاورزی دارد، از قدیم یکی از قطب‌های بزرگ کشاورزی و باغداری در استان فارس بوده است. رودخانه رودبال به عنوان اصلی­ترین منبع آب سطحی در این منطقه می­باشد. متأسفانه در سال­های اخیر با توجه به خشکسالی،­ آب رودخانه به شدت کاهش یافته و کشاورزان برای تأمین نیاز خود دست به حفر چاه­های عمیق و نیمه عمیق متعددی در دشت داراب زده­اند و با برداشت بیش از حد و غیر اصولی باعث شده ­اند امروز دشت داراب یکی از دشت­های ممنوعه ­باشد. سازمان آب جهت کنترل آب­های سطحی در این منطقه و بهبود شرایط، سد مخزنی رودبال را بر روی رودخانه رودبال احداث نموده است (مهندسین مشاور آب نیرو، 1390). حال با توجه به شرایط منطقه و اهمیت موضوع، تخصیص بهینه و کنترل شده منابع آب در سیستم مخزن-رودخانه رودبال امری ضروری است.

1-3- هدف

يكي از موارد مهم در بحث بهره‌برداري كمي وكيفي از منابع آب موجود،که تاکنون در بهره برداری بهینه کمی و کیفی از سیستم رودخانه-مخزن مورد توجه قرار نگرفته است، برداشت بهینه از سیستم رودخانه-مخزن براساس سه معیار عدالت، پایداری و بهره­وری می­باشد. به همین دلیل هدف اصلی در این پایان نامه ارائه مدلی بوده است که تخصیص بهینه از سیستم رودخانه-مخزن براساس سه معیار ذکر شده را با لحاظ عدم‌قطعیت­ها مشخص کند. در راستای رسیدن به این مقصود، براساس مطلوبیت­ها و محدودیت­های موجود مدلی جهت شبیه­سازی و بهینه­سازی تخصیص منابع آب در محیط برنامه­نویسی GAMS تهیه و سعی شده است مدل به گونه ­ای فرمولبندی شود که در جواب بهینه حاصل معیارهای یاد شده تا حد امکان رعایت شود. هدف دیگر در این پایان نامه، ارائه الگوهاي تخصيص عادلانه و كاراي آب، به گونه­اي که ضمن حفظ كيفيت آب و عدم تخطي از استاندارد کيفيت آب، منافع حاصله از تخصيص آب نيز حداكثر گردد. بدین منظور براساس تئوری بازی‌ها ابتدا ائتلاف­های ممکن بین آببران شکل گرفته و سپس مدلی ارائه گردیده است که علاوه­بر در نظر گرفتن سه معیار ذکر شده، تخصیص به هر یک از آببران را با هدف حداکثر سازی سود اقتصادی حاصل در ائتلاف انجام دهد. در نهایت از بازی همکارانه FVLC جهت بازتوزیع سود حاصل در ائتلاف­ها استفاده شد.

1-4- سؤالات اساسی تحقیق

در بخش قبل اهداف اصلی پایان نامه تشریح گردیدند. سؤالات اصلی که در قالب مطالعات انجام شده در این تحقیق پاسخ داده شده‌اند، به شرح زیر می‌باشند:
– آیا مي‌توان بر پايه سياست­هاي بهينه به دست آمده از مدل بهينه‌سازي تخصيص کمی وکیفی آب، قوانين تخصیص در زمان واقعي را تدوين کرد؟
– آیا درنظر گرفتن عدم‌قطعیت­ها در افزایش بهره­وری سیستم مؤثر است؟
– در مدیریت تخصیص کمی و کیفی آب در سیستم رودخانه-مخزن آيا تلفيق مدل‌هاي تخصيص کمي و کيفي آب مي‌تواند در افزايش بهره‌وري سيستم مؤثر باشد و منجر به بهبود وضعيت كيفيت آب گردد؟