توصيفگر ها :
تحليل ريسك , خشكسالي , برنامه ريزي چند هدفه , بهينه سازي , شبيه سازي , سناريو نويسي , مدل هاي اقليم
چكيده فارسي :
ريسك به معناي احتمال وقوع پديده‌ي ناخوشايند است كه در منابع آب عموما به صورت تابعي از خطرات ( سيلاب، خشكسالي) و آسيب¬پذيري منابع آب و مصرف¬كنندگان تعريف مي‌شود. بنابراين تحليل ريسك خشكسالي در مديريت منابع آب را مي‌توان به تحليل اثرات ناشي از خشكسالي و آسيب¬پذيري در هر دو بخش منابع و مصارف نسبت داد. در دهه‌هاي گذشته محققان با در نظر داشتن رويكرد مديريت جامع آب¬هاي سطحي و زيرزميني سعي بر كاهش مشكلات و افزايش اعتماد مصرف¬كنندگان داشته¬اند. از اين رو، استفاده از برنامه¬ريزي چندهدفه كه قادر به درنظرگرفتن ابعاد مختلف منابع و مصارف آب‌هاي سطحي و زير زميني مي‌باشد در مديريت جامع منابع آب و كاهش ريسك ناشي از آن از اهميت بسيار زيادي برخوردار است. هدف از اين تحقيق، بررسي راهكارهاي كاهش ريسك مصرف¬كنندگان و منابع در هر دو بخش آب‌هاي سطحي و زيرزميني مي‌باشد. به اين منظور، ابتدا شاخص جامع خشكسالي با استفاده از داده‌هاي هواشناسي، هيدرولوژيكي، كاربري اراضي، حجم آبخوان‌ها و مخازن در هر ماه به عنوان معيار خطرپذيري محاسبه شد. سپس بعد از تعريف معيار آسيب¬پذيري مصارف و منابع آب سطحي و زيرزميني، مدل بهينه¬سازي با كمك الگوريتم NSGA-II و اهداف كمينه¬سازي ريسك منابع آب و كمينه¬سازي ريسك مصارف در حوضه‌ي آبريز زاينده رود توسعه داده شد. مدل مذكور در دوره‌ي تاريخي از سال 1377 تا سال 1396 آبي اجرا و عملكرد آن با دوره‌ي تاريخي مقايسه شد. نتايج حاصل نشان از برتري كلي مدل بهينه¬سازي در هر دو بخش آب‌هاي سطحي و زيرزميني دارد. سپس به منظور بررسي سياست‌هاي مختلف تخصيص آب در سال‌هاي آينده، پنج سناريوي مختلف به صورت 1- ادامه روند موجود ( كه در ابتداي دوره از داده‌هاي دوره‌ي تاريخي استفاده مي‌گردد.) 2- ادامه روند بهينه¬سازي¬شده (كه در ابتداي دوره از نتايج مدل بهينه¬سازي دوره‌ي تاريخي استفاده مي‌شود.) 3- سناريوي مديريت تقاضا ( اين سناريو، وضعيت حوضه را در صورت اعمال سياست‌هاي كاهش هدررفت و صرفه¬جويي در مصرف آب سطحي ارزيابي مي‌كند.) 4- سناريوي مديريت تأمين (اين سناريو، وضعيت حوضه را درصورت بهره¬برداري از طرح‌هاي انتقال آب سطحي در سال‌هاي آينده بررسي مي‌كند.) و 5- سناريوي مديريت توأمان تأمين و تقاضا (اين سناريو، فرضيات دو سناريوي مديريت تقاضا و مديريت تأمين را با هم در نظر مي‌گيرد.) از سال 1396 تا 1418 آبي بررسي و ارزيابي شد. به منظور اعمال اين سناريوها در مدل بهينه¬سازي در قدم اول داده‌هاي بارش و دماي مدل‌هاي اقليمي سه سناريوي اصلي گزارش ششم، SSP126، SSP245،SSP585، در هر ايستگاه ارزيابي شدند و مناسب¬ترين مدل¬ها انتخاب شده و پس از تركيب آنان، مدل تركيبي در هر دو بخش بارش و دما توسعه يافت. هدف اصلي از داده‌هاي بارش و دماي مدل¬هاي اقليمي، محاسبه‌ي شاخص¬هاي خشكسالي و همچنين توسعه‌ي مدل بارش-رواناب بر مبناي سيستم انفيس و با هدف توليد رواناب طبيعي مخزن سد زاينده رود مي‌باشد. مدل انقيس بارش-رواناب ذكر شده در اين تحقيق با استفاده از داده‌هاي بارش ، دماي ميانگين و رواناب طبيعي مشاهداتي ماهانه‌ي دو زيرحوضهي چلگرد-قلعه شاهرخ و بويين-مياندشت مدل انفيس در هر دو زير‌حوضه آموزش و تست شد (زيرحوضهي چلگرد-قلعه شاهرخ از آذر ماه سال 1380 تا 1396 به مدت 166 ماه آموزش و 38 ماه آزمون. همچنين در بويين-مياندشت از آبان‌ماه سال 1386 به مدت 92 ماه آموزش و 39 ماه آزمون). پس از آن، در دوره‌ي آينده، از مدل شبيه‌ساز رواناب طبيعي به منظور محاسبه‌ي رواناب طبيعي ورودي سد با استفاده از داده‌هاي بارش و دماي مدل‌هاي اقليمي استفاده مي‌گردد و در نهايت پس از آماده سازي مدل بهينه‌ساز و اجراي آن در هر سناريوي مديريتي، مشخص شد كه به طور كلي سناريوي مديريت توأمان تأمين و تقاضا با ميانگين ريسك مصرف‌كنندگان و منابع 1/18 و6/9 درصد و ميانگين حجم مخزن سد 1108 ميليون متر‌مكعب در كل دوره‌ي پيش‌يابي حوضه عملكرد مناسب‌تري نسبت به بقيه‌ي سناريوها دارد و همچنين مشخص شد كه اگر سياست‌هاي مديريتي جديدي در بخش كنترل مصرف و يا تأمين نيازها در نظر گرفته نشود؛ ريسك مصرف¬كنندگان و منابع در زيرحوضه‌ها به تدريج افزايش مي‌يابند. ( ريسك ميانگين مصارف و منابع حوضه در انتهاي دوره در سناريوهاي ادامه روند موجود 1/19 و 4/14 و در سناريوي ادامه روند بهينه سازي شده به ترتيب 5/19 و 1/15 درصد در مقايسه با ريسك ميانگين انتهاي دوره‌ي مصارف 1/18، 5/18 و 8/18 و ريسك منابع 6/9، 9/10 و 2/10 درصد به ترتيب در سناريوهاي مديريت توأمان تأمين و تقاضا، مديريت تأمين و مديريت تقاضا مي‌باشد .)
چكيده انگليسي :
Risk generally refers to the probability of occurrence of undesired phenomenon or events, which typically translates in water resources as a function of hazards (such as droughts, floods) and vulnerability of water resources and consumers. Therefore, drought risk analysis in water resources management can be attributed as analyzing the effects and impacts of drought and vulnerability in both resources and consumption. In recent decades, researches have sought to reduce the problems concerning water resources and increase the trust of consumers by utilizing a comprehensive management of surface and ground water. Thus, employing multi-objective programing that is capable of considering various issues and matters regarding surface and ground water resources and consumption is of utmost importance. The purpose of this research is reducing the risk of water resources and consumers in both surface and ground water sectors. For this aim, integrated drought index (IDI) was calculated using meteorological, hydrological, land use, aquifer and reservoir storage volume as a measure of hazard, Next, Vulnerability was defined in both surface and ground water resources and consumers sectors. Then, an optimization model was developed using NSGA-II algorithm with the two goals of minimizing the risk of resources and consumers. The aforementioned model was run in historical period from 1997 to 2017 and its performance was compared with historical period of sub-basins. The obtained results indicate the overall superiority of historical optimization in both surface and ground water sectors over historical period. Afterwards, for assessing five allocation policies in future, five scenarios were evaluated from 2017 to 2039. These scenarios are as follow. 1-Base Scenario ( using historical results for the beginning of optimization) 2-Continue optimization period scenario (This scenario uses historical optimization results for the beginning of optimization period.) 3- Demand management scenario (This scenario, assesses the basin’s condition if policies that reduce the surface water loss is fully implemented) 4- Supply management scenario (This scenario examines basin’s condition if surface water transfer projects are operatable in future years.) 5- Combined supply and demand management scenario (This scenario combines the presumption of both demand and supply management scenarios). For implementing these scenarios in optimization model, first precipitation and temperature data of General Circulation Models (GCMs) of three main scenarios of sixth IPCC report, SSP126, SSP245, and SSP585, were examined in each station and most suitable models were selected and after combining them, a fusion model in each precipitation and temperature stations were developed. The main aims of such fusion models were calculating IDI, and developing rainfall-runoff model based on ANFIS systems with the purpose of producing natural runoff which enters Zayandehrud reservoir. The ANFIS system which was developed in Chelgerd-Galeshahrokh and Booein-Miandasht sub-basins used average precipitation, temperature and natural runoff in each sub-basins as inputs of ANFIS model. The ANFIS model in Chelgerd-Galeshahrokh sub-basin was trained and tested for 166 and 38 months. Moreover, Booein-Miandasht ANFIS model was trained and test for 92 and 39 months respectively. After preparing the optimization model, the model was run for each scenario it became apparent that the combined supply and demand management policy has an overall better performance with the average risk of 18.1 and 9.6 percent for consumers and resources sections and average storage capacity of 1108 MCM compared to other existing scenarios
