طراحی بهینه چندهدفه سیستم احیای بیولوژیکی آلودگی آبهای زیرزمینی با استفاده از الگوریتم چندجامعه مورچه‌ها

Abstract

احیای درجای بیولوژیکی، فناوری رایج برای پاک‌سازی آبخوان‌های آلوده به ترکیبات نفتی محلول است. فرایند کنترل چنین سیستمی بسیار پیچیده است و بررسی جامع آن نیاز به در نظر گرفتن بیش از یک هدف دارد. این تحقیق به توسعه یک مدل شبیه‌سازی-بهینه‌یابی می‌پردازد که به‌صورت چندهدفه رویکردهای مدیریتی را با در نظر گرفتن هزینه، زمان عملیات احیا و استانداردهای کیفیت آب، مورد بررسی قرار داده است. برای این منظور از الگوریتم بهینه‌یابی چندهدفه چندجامعه‌ای مورچه‌ها در قالب دو مدل مدیریتی پیشنهادی هزینه-زمان احیا و همچنین هزینه-تخطی از غلظت مجاز در پایان زمان احیا در تمامی نقاط آبخوان، استفاده شد. مدل بیوفلوم نسخه 2 برای شبیه‌سازی کمّی و کیفی آب زیرزمینی، در نظر گرفته شد. متغیرهای تصمیم در مسئله دبی پمپاژ در چاههای تزریق اکسیژن و مواد مغذی، دبی تخلیه و همچنین مکان این چاهها است. آبخوان شبیه‌سازی شده، فرضی و همگن بود. خروجی مدل منجر به ایجاد منحنی‌های مصالحه‌ای شد که بر اساس آنها تصمیم گیرنده قابلیت انتخاب جوابهای بهینه مختلف را خواهد داشت. منحنی مصالحه هزینه–زمان به‌دست آمده حداقل زمان ممکن را برای انجام عملیات احیا در اختیار تصمیم گیرنده قرار می‌دهد. حداکثر زمانی که فرصت انجام عملیات احیا تا قبل از رسیدن توده آلودگی به چاههای کنترلی وجود دارد، از جمله نتایج به‌دست آمده است. همچنین منحنی مصالحة هزینه-تخطی، چگونگی تغییرات هزینه با آزادسازی قید غلظت مجاز را ارائه می‌دهد. نتایج نشان از مفید بودن مدل‌های پیشنهادی و قابلیت الگوریتم چند جامعه‌ای مورچه‌ها در حل مسائل چند هدفه طراحی سیستم احیای آلودگی آبهای زیرزمینی دارد.