سبد منابع و مصارف آب شهری برای حل بحران آب در ایران مدل سازی شد - وبلاگ طفره

به گزارش وبلاگ طفره، محققان دانشگاه امیرکبیر پیروز شدند مدل سازی سبد منابع و مصارف آب شهری در شرایط عدم قطعیت با رویکرد توسعه پایدار را مدل سازی کنند.

به گزارش گروه دانشگاه وبلاگ طفره به نقل از دانشگاه صنعتی امیرکبیر، مریم شعبانی دانش آموخته دانشگاه صنعتی امیرکبیر و مجری طرح مدل سازی پورتفوی آب شهری در شرایط عدم قطعیت با رویکرد توسعه پایدار گفت: در حال حاضر، بحران آب یکی از بزرگ ترین و مهم ترین بحران های قرن کنونی شناخته شده است. کشور ما نیز با توجه به شرایط آب و هوایی با چالش جدی تأمین آب روبرو است. از طرفی با توجه به اهمیت آب شهری، هزینه بالای زیرساخت های تأمین آب و عدم قطعیت های موجود در آن، مدیران شهری به منظور جلوگیری از کمبود آب به برنامهریزی دقیق و مدیریت جامع نیاز دارند.

وی افزود: این پروژه به توسعه مدل برنامه ریزی و مدیریت بهینه آب شهری در حوزه منابع عرضه و برنامه های مدیریت تقاضا می پردازد.

شعبانی با بیان اینکه شاخص زیست محیطی و اجتماعی نوی به منظور توجه به اهداف توسعه پایدار در مدیریت آب شهری علاوه بر هزینه، تعریف شده است، گفت: به طور مشخص، گزینه های انتخابی سبد منابع و مصارف (افزایش عرضه و مدیریت تقاضا) در هر دوره پنج ساله و در هر سه سناریو (سال خشک، سال معتدل و سال تر)، میزان آب در هر سال و در هر سناریو، میزان کمبود آب در صورت رخداد در هر سال و در هر سناریو و میزان کمبود مورد انتظار در سطح اطمینان مشخص (ارزش در معرض خطر شرطی) در هر سناریو به مدیران شهری ارائه شده است.

به گفته وی، مدل ارائه شده بر اساس یک مورد واقعی طراحی و برای شهر کرج اجرا شده است و می تواند برای مدیریت آب شهرهای دیگر با هدف توسعه پایدار و تصمیم گیری سیستماتیک مورد استفاده قرار گیرد.

شعبانی خاطر نشان کرد: از آنجایی که، تعادل عرضه و تقاضای آب همزمان با عدم قطعیت مورد توجه است، تحقیق حاضر بر روی برنامه ریزی همزمان عرضه و تقاضا با اهداف اقتصادی، محیط زیستی و رفاه اجتماعی در یک مدل بهینه سازی تصادفی دو هدفه تحت سناریو کار می کند.

وی افزود: درخت سناریو چند مرحله ای بر اساس شاخص بارش، تبخیر و تعرق استاندارد شده (SPEI) طراحی شده و احتمالات حاصل از آن در برنامه ریزی تصادفی استفاده می شود.

محقق دانشگاه صنعتی امیرکبیر ادامه داد: جهت استفاده از تنوع در پوشش ریسک، مدل انتخاب پورتفوی مبتنی بر ریسک با استفاده از کمبود مورد انتظار، در چندین مرحله تصمیم گیری ارائه می شود. سپس مدل خطی سازی و تک هدفه می شود و پایدار آن به منظور پوشش عدم قطعیت محدودیت ها نوشته می شود.

به گفته شعبانی، داده های مورد نیاز مدل ریاضی مسأله مدیریت آب در شهر کرج جمع آوری و از تکنیک آریما در نرم افزار متلب برای پیش بینی 20 سال آینده استفاده شده است. پیش بینی ها شامل رشد جمعیت، تقاضای آب و بارش است. در گام بعدی، نرم افزار گمز برای حل مسأله به روش ترکیب تجزیه بندرز و تولید ستون به کار برده شده و مرز کارای پارتو حاصل می شود.

وی افزود: جمع آوری داده ها در حوزه آب شهری و عدم همکاری ادارات با توجه به امنیتی بودن مساله آب و همچنین واقعی بودن مدل ریاضی از مسائل این پروژه بوده است.

شعبانی ادامه داد: مدیریت آب با چالش های نو زیادی مانند رشد جمعیت، تحولات فناوری، توسعه های شهری و افزایش تقاضا برای آب پاک و پایدار روبرو است که تا حد زیادی مورد غفلت قرار گرفته اند. این چالش ها با تکیه بر توازن عرضه و تقاضا به یک روش مدیریت متفاوت برای منابع آب نیاز دارند.

وی افزود: این مسأله نیاز به مسئولیت پذیری کامل در برنامه ریزی و مدیریت منابع کاربردی را نشان می دهد. در سال های اخیر، شهرهای زیادی با خشکسالی، کمبود آب و چالش های عرضه آب سالم و قابل اطمینان روبرو بوده اند. تغییرات آب و هوا، استراتژی عرضه آب تاب آور و پایدار را پیچیده کرده است. از طرف دیگر در بخش تقاضا نیز رشد سریع جمعیت و شهرنشینی و توسعه تکنولوژی از عوامل افزایش و عدم قطعیت تقاضا به شمار می رود.

وی افزود: در مقابله با چالش ها، سوال اصلی برای زیرساخت های آبی و مدیران شهری این است که چگونه به صورت سیستماتیک در استراتژی عرضه-تقاضای آب شهری که مقرون به صرفه، پایدار و تاب آور است سرمایه گذاری کنند.

وی با اشاره به مزیت های اجرای این پروژه خاطر نشان کرد: مدل طراحی شده در این رساله شامل تعریف شاخص برای اهداف زیست محیطی و اجتماعی در مدل برنامه ریزی آب شهری، استفاده از شاخصی نو برای تولید درخت سناریو، تعریف جامع ریسک در پورتفوی آب و استفاده از ارزش در معرض خطر شرطی برای تعریف خطای تصمیم گیری نادرست، استفاده از بهینه سازی ترکیبی پایدار-تصادفی در مدلسازی است.

وی افزود: همچنین مدل با استفاده از ترکیب الگوریتم تجزیه بندرز و تولید ستون در حوزه مدیریت آب حل شده است.

شعبانی با بیان اینکه این مدل تحقیق، تنها بخشی از زنجیره تأمین آب بوده که پیرامون برنامه ریزی افزایش منابع عرضه و مدیریت تقاضا برای جلوگیری از کمبود آب شهری است، مورد بررسی قرار می دهد، گفت: با توجه به اینکه در عرضه و تقاضا تنوع زیادی وجود دارد، منابع عرضه که در دسترس بودن آب را بیشتر تأمین می کند و برنامه های مدیریت تقاضایی که امکان صرفه جویی و شدنی بودن آن بیشتر وجود دارد، مدنظر قرار گرفته می شود.

وی با اشاره به ویژگی های این پروژه گفت: مزیت مدل نسبت به مدل های مشابه، کاربردی بودن آن برای تمامی شهرها، هم چنین پوشش کامل عدم قطعیت های موجود در بخش عرضه و تقاضا و توجه به ریسک های کمبود آب شهری و نیز خطای تصمیم گیری نادرست و توانایی استفاده آسان از نتایج رساله در بازه های زمانی کوچک برای برنامه ریزی آب شهری است.

وی شرح داد: نکته قابل توجه اینکه، با تغییر و تحول نسبت به زمان، مدل کارایی خود را از دست نخواهد داد و به تمامی شهر ها تعمیم پذیری خواهد داشت و برای به روزرسانی مدل کافی است پارامتر های نو وارد مدل شوند.

مدل سازی با توجه به سه هدف مدنظر در توسعه پایدار اجرا شده و برای اهداف اجتماعی و زیست محیطی در مفهوم مدیریت آب شهری، شاخص نوی تعریف شده است. شاخص استاندارد تبخیر و تعرق بارش استاندارد برای طبقه بندی و تولید سناریو های مختلف استفاده شده است. تعریف جامعی از ریسک و پورتفوی ریسک-محور در حوزه منابع آبی، به منظور اطلاع از کمبود مورد انتظار در سطح اطمینان مشخص اجرا شده است. رویکرد برنامه ریزی ترکیبی پایدار-تصادفی برای برنامه ریزی منابع آب که همزمان عدم قطعیت پارامتر ها و محدودیت ها را مد نظر قرار دهد، ارائه شده است. ترکیب الگوریتم تجزیه بندرز و تولید ستون برای حل مسأله منابع آب به هدف کاهش زمان حل به کار برده شده است.

به گفته این محقق، نتیجه این پروژه برای مدیران شهری (شهر کرج) قابل استفاده است.

گفتنی است: استاد راهنمای این پروژه ناصر شمس قارنه عضو هیئت علمی دانشگاه صنعتی امیرکبیر و استاد مشاور سید تقی اخوان نیاکی از اعضای هیئت علمی دانشگاه صنعتی شریف بوده اند.