پژوهش‌های حفاظت آب و خاک (May 2018)
تصمیم‌گیری تخصیص آب در شرایط عدم‌قطعیت با استفاده از بهینه‌سازی چندهدفه همتای استوار
Abstract
سابقه و هدف: نظر به وجود عدم قطعیت در داده‌های مرتبط با مسائل منابع آبی، ضرورت طراحی سیستم بهینه منابع آب که از اطمینان‌پذیری بالایی در شرایط وقوع عدم قطعیت برخوردار باشد، بیش از پیش احساس می‌گردد. ماهیت چندبعدی مسائل تخصیص بهینه آب نیز منجر شده که لحاظ نمودن اهداف متضاد چندگانه درون مدل‌های بهینه‌سازی اجتناب ناپذیر باشد. هدف از این تحقیق ارائه یک مدل بهینه‌سازی کمّی-کیفی است که ضمن برقراری تعادل میان اهداف اقتصادی و زیست‌محیطی، در برابر عدم‌قطعیت‌های موجود، استوار باقی بماند. مواد و روش‌ها: با کمک اهداف بیشینه نمودن درآمد کل سیستم و کمینه نمودن بار آلودگی ورودی به رودخانه، مدل قطعی تحقیق ساخته شده و در مطالعه موردی سیستم رودخانه‌ای دز-کارون به کار گرفته شد. با مد نظر قراردادن عدم قطعیت جریان رودخانه و نیازهای آبی و به کارگیری رویکرد بهینه‌سازی استوار برتسیماس و سیم، مدل قطعی به یک مدل بهینه‌سازی چندهدفه استوار ارتقاء یافت. حساسیت مدل استوار نسبت به تغییرات سطوح عدم‌قطعیت و نیز احتمال تخطی قید مختلف مورد بررسی قرار گرفت. حل مسئله از طریق روش اپسیلون محدودیت انجام شد و ارزیابی مدل استوار از طریق مقایسه نتایج آن با مدل قطعی صورت پذیرفت. نقطه زانوی جبهه پارتو به عنوان جواب انتخابی از میان مجموعه جواب‌های بهینه، مورد استفاده قرار گرفت.یافته‌ها: نتایج حاصل از به‌کارگیری روش توسعه یافته در تخصیص بهینه منابع آب مطالعه موردی این تحقیق مبیّن کارایی و توانایی آن در حل سریع و دقیق مسئله بود. مقایسه جواب بهینه نقاط زانو نشان داد که مقاوم‌سازی مدل بهینه‌سازی در برابر عدم‌قطعیت‌ها به صورت لحاظ نمودن سطح عدم‌قطعیت و احتمال تخطی قیود 1/0 به منظور جلوگیری از شکست در تأمین آب، ملزم به کاهش بهره‌برداری از آب رودخانه از 5/8301 به 9/7368 میلیون متر مکعب در سال و تعدیل درآمد اقتصادی حاصل سیستم از 1،636،808 به 1،365،693 میلیون ریال در سال در مقایسه با مدل قطعی می‌باشد. این شرایط موجب بهبود وضعیت بارآلودگی تولیدی از 53،949 به 48،505 تن در سال خواهد شد. نتایج نشان داد که رویکرد استوار مورد استفاده در این مطالعه قادر است بدون افزودن پیچیدگی به مدل قطعی، امکان ایمن‌سازی شده نتایج حاصل در برابر عدم قطعیت‌ها را فراهم آورد و تصمیم‌گیر می‌تواند با تعیین سطح عدم قطعیت و مقدار احتمال تخطی قید، درجه استواری مدل تخصیص منابع آب را انتخاب نموده و امکان سازش میان مقادیر اهداف و سطح اطمینان‌پذیری سیستم را فراهم آورد.نتیجه‌گیری کلی: نتایج حاکی از رضایت‌بخش بودن، قابلیت اطمینان بالا و انعطاف پذیری مدل استوار پیشنهادی این تحقیق می‌باشد. بر این اساس مدل خطی ارائه شده در این مطالعه ضمن کاربری ساده، می‌تواند به عنوان یک ابزار تصمیم‌گیری کآرا جهت تخصیص بهینه منابع آب مورد استفاده قرار گیرد.
Keywords
