طراحی جانمایی و ظرفیت بهینه چاه‌های برداشت از آبخوان با استفاده از رویکرد شبیه‌سازی- بهینه‌سازی

Abstract

جانمایی نامناسب چاه‌های بهره‌برداری از منابع آب زیرزمینی و برداشت بی‌رویه از آن‌ها، همواره تبعات اقتصادی فراوانی به همراه داشته و همچنین موجب خسارت‌های شدید به آبخوان می‌گردد. هدف این تحقیق توسعه یک مدل شبیه‌سازی- بهینه‌سازی، به منظور طراحی محل و ظرفیت بهینه چاه‌های بهره‌برداری با در نظر گرفتن ملاحظات کمی و کیفی آب می‌باشد. مدل مذکور با تلفیق مدل شبیه‌سازی آب زیرزمینی MODFLOW و الگوریتم بهینه‌سازی ازدحام ذرات توسعه ‌یافته و به منظور کمینه‌سازی مجموع هزینه‌های حفاری چاه، انتقال و تصفیه آب در محدوده دشت سرخس واقع در شمال شرق ایران مورد استفاده قرار گرفته است. متغیرهای تصمیم مسئله مکان و نرخ پمپاژ چاه‌ها بوده و محدودیت‌های حداکثر نرخ پمپاژ و افت مجاز آبخوان به صورت قید در مدل با هدف تأمین نیاز آب شرب شهر سرخس لحاظ شده است. نتایج به دست آمده نشان می‌دهد که با بهره‌گیری از مدل PSO-MODFLOW، علاوه بر ارضای قیود مسئله میزان هزینه استحصال آب نسبت به طرح موجود در حال بهره‌برداری کاهش می‌یابد، به گونه‌ای که هزینه کل در شبکه بهینه طراحی‌شده 572 میلیون تومان و در طرح موجود با تعداد چاه یکسان برابر با 598 میلیون تومان به دست آمده که بیانگر کاهش 5 درصدی هزینه می‌باشد. همچنین نتایج تحلیل حساسیت نشان می‌دهد که تغییرات پارامتر هدایت هیدرولیکی آبخوان تأثیر زیادی بر نتایج به دست آمده ندارد. در حالیکه تغییرات نرخ پمپاژ بیشینه با تأثیر مستقیم در تعداد چاه‌های مورد نیاز باعث تغییرات قابل ملاحظه‌ای در هزینه نهایی می‌‌شود.