ارائه الگویی مبتنی بر مدلسازی ریاضی و پویایی سیستم برای زنجیره تأمین امنیت آب شهری در استان گیلان

Abstract

سابقه و هدف: تأمین امنیت آب شهری به مجموعه اقداماتی اطلاق می‌شود که به منظور حفظ و تضمین عرضه آب به شهرها و جوامع در یک رویکرد ایمن از نظر بهداشتی، کیفیتی و تامینی انجام می‌شود. امنیت آب شهری شامل مسائلی از قبیل تأمین آب به میزان کافی و پایدار، حفظ کیفیت آب، جلوگیری از آلودگی های مختلف، مدیریت منابع آب، حفاظت از تأمین آب در مواجهه با تهدیدهای طبیعی و انسانی، و تأمین آب در شرایط اضطراری و بحرانی می‌باشد. هدف نهایی تأمین امنیت آب شهری، بهبود کیفیت زندگی شهروندان و حفظ سلامتی عمومی است. بنابراین، کاهش و افزایش نوسانات در موجودی آب شرب شهری و تضمین تأمین امنیت آب برای جوامع شهری، مسئولیت‌های مهمی هستند که بر دوش سیستم‌های تأمین آب قرار دارند. استان گیلان، با مسائلی مانند نوسانات جوی متعددی روبرو است که اهمیت نامحدودی برای امنیت آب به وجود می آورد.مواد و روش‌ها: در این مقاله با استفاده از روش‌های بهینه سازی یک الگو برای سیستم آبرسانی شهری در استان گیلان با استفاده از مدلسازی ریاضی و پویایی سیستم ارائه شده است. برای این منظور، یک مدل ترکیبی با استفاده از مدلسازی ریاضی، الگوریتم های فراابتکاری و رویکرد پویایی سیستم ارائه شده است. با استفاده از مدل ریاضی و الگوریتم فراابتکاری متغیرهای تصمیم که شامل میزان منابع آبی، میزان آب تصفیه شده در سیستم تصفیه آب، میزان هرزآب در ناحیه و میزان کمبود آب در ناحیه به همراه مقادیر توابع هدف که هدف اول مسئله حداقل کردن هزینه تامین آب می باشد که شامل هزینه انرژی، میزان مصرف انرژی، هزینه احداث سیستم تصفیه، هزینه مدیریت منابع آب، هزینه مدیریت سیستم تصفیه، هزینه انتقال منابع آب و هرزآب می باشد. همچنین، هدف دوم مسأله که دنبال حداقل ساختن کمبود آب برای کل سیستم می باشد. بدست آمده است. سپس، این مقادیر به عنوان مقادیر ورودی وارد مدل پویایی سیستم شده و به این وسیله میزان کمبود در دوره های آتی پیش بینی شده است.یافته‌ها: پس از بررسی صحت و اعتبار مدل ارائه شده در سیستم آبرسانی شهری از منابع مختلف، نتایج حاصل شده حاکی از آن است که افزایش ظرفیت تصفیه و همچنین وجود منابع آبی در نواحی استان می تواند بر هزینه تصفیه و کاهش کمبود و هرزآب اثرگذار باشد. نتایج حاصل از پیش بینی میزان کمبود در دوره های آتی یک روند خطی را تا بیش از 520 هزار واحد نشان داد. ضمن اینکه تحلیل حساسیت های انجام شده نیز اثرگذاری معکوس پارامترهای ظرفیت و میزان آب ورودی و اثرگذاری مستقیم پارامترهای هزینه انتقال، میزان مصرف انرژی، هزینه مصرف تامین انرژی، هزینه تصفیه، هزینه منبع، هزینه احداث و تقاضا را نشان دادند. در میان پارامترهای با اثرگذاری مستقیم، هزینه مصرف انرژی، هزینه احداث و هزینه تصفیه دارای بیشترین اثرگذاری بر هزینه تأمین می باشند. همچنین، پارامتر هزینه تصفیه و تقاضا دارای بیشترین اثرگذاری بر کمبود و هرزآب در سیستم می باشند. نتیجه‌گیری: نتایج این تحقیق اطلاعات مفیدی در خصوص پیش بینی کمبود آب شرب در اختیار مدیران شرکت آب و فاضلاب استان گیلان برای تأمین آب شرب شهری و همچنین سایر مصرف کنندگان اعم از خانگی، صنعتی و کشاورزی در تأمین آب شرب شهری در کلانشهر رشت ارائه می کند.

Keywords

• مدیریت منابع آب
• مدیریت پساب
• تأمین آب
• پویایی سیستم
• امنیت آب