دانلود پایان نامه

مدیریت یکپارچه منابع آب برای اعتماد سازی نسبت به کارکرد آب برای پیشبرد اهداف توسعه اقتصادی و اجتماعی کشورها به کار میرود؛ به نحوی که پایداری اکوسیستمهای حیاتی و یا قدرت تولید آتی آنها و تحقیق نیازهای آبی را به مخاطره نیندازد.
2-5 انتخاب مدل
پس از انتخاب روش صحیح نوبت به انتخاب مدل میگردد، جهت شبیه سازی مدیریت در سطح حوضه رودخانه همانطور که گفته شد نرمافزارهای متعددی وجود دارند که در اینجا به مقایسه 7 مورد از آنها که شامل مدلهای WEAP، MIKE BASIN، VENSIM، WRAP، WbalMO، RIBASIM و MODSIM است، خواهیم پرداخت. شایان ذکر است که برای شبیهسازی نیز میتوان مدلی را توسعه داد، لیکن به علت وجود مدلهای شبیهسازی تعمیم یافته در این زمینه و همچنین حجم کاری وسیع توسعه یک مدل جدید توصیه میشود که از آن اجتناب شده و ابتدا بررسی مدلهای موجود پرداخته شود[2].
شاید بتوان گفت یکی از مهمترین ویژگی این مدلها، چگونگی تخصیص آب از منابع موجود به مصارف و تقاضاها یا به عبارت دیگر روند مدیریت آب میباشد؛ منظور الگوریتمی است که طی آن تخصیص انجام میگیرد. نه اینکه دیگر ویژگیهای از قبیل نحوه مدلسازی هیدرولوژیکی، شیوه مدلسازی کیفیت آب تحلیل سیستمهای اطلاعات جغرافیایی و امکانات جانبی و تواناییهای دیگر مدل اهمیت نداشته باشد، بلکه رسالت و وظیفه اصلی این مدلها عبارت است از تخصیص منابع به کاربریها و تقاضاهای آن و شیوۀ مورد استفاده برای شبیهسازی این روند پیچیده. البته روش مورد استفاده برای این شبیهسازی ممکن است خیلی ساده باشد ولی باید انعکاسی از فرآیندهای پیچیده موجود در دنیای واقع باشد. بنابراین محوریت با این جزء از مدل است و بقیه اجزاء حتی میتواند از خارج از این مدل (یعنی مدلها و نرمافزارهای دیگر) جهت حل مسائل با آن تلفیق گردند. در یک جمعبندی میتوان گفت نرمافزارهای یاد شده در بالا از الگوریتم بهینهسازی برای شبیهسازی تخصیص آب استفاده مینماید. البته الگوریتمهای آنها در این زمینه متفاوت است.
انتخاب بین مدلهای شبیهسازی نیازمند دو عامل اساسی است:
تجربه عملی در زمینههای مختلف مرتبط با هیدرولوژی و مدیریت منابع آب
درک کامل مسئله پیش رو
این مدلها می توانند دو بخش اصلی داشته باشند: شبیهسازی فرآیندهای هیدرولوژیکی و تخصیص منابع موجود به مصارف. تمام مدلهای مورد بحث قطعاً حاوی بخش دوم هستند. در مورد نحوۀ شبیهسازی فرآیندهای هیدرولوژیکی هم بعضی از این مدلها چندین روش مختلف را پیش رو میگذارند و از این جهت
دایره انتخاب کاربر را توسعه میدهند. مدل RIBASIM هم در شبیهسازی فرآیندهای هیدرولوژیکی و هم در نظر گفتن جزئیات مختلف روند تخصیص آب از سایر مدلها قویتر است، بعد از آن مدل MIKE BASIN و سپس مدل WEAP قرار دارد. مدلهای MODSIM و WbalMO چرخه کامل هیدرولوژیکی را شبیهسازی نمینمایند، در زمینه ملاحظه قواعد مختلف تخصیص آب مدل MODSIM بسیار پیشرفته است طوری که در سطحی معادل RIBASIM است. ولی WbalMO در این زمینه نیز از مدلهای دیگر ضعیفتر است.
در مدلهای کیفی معمولا سه نقطه ضعف وجود داشته که باعث میشود استفاده از آنها در مدلهای IWRM کمی معمول و کاربردی نباشد این سه ویژگی عبازتند از:
نیاز به اطلاعات و جزئیات مانند پارامترهای هیدرولیکی و مهندسی رودخانه
فایلهای حجیم اطلاعاتی خروجی که برای استفاده مطلوب از نتایج اینگونه مدلها توسط کاربران/ تصمیمگیرندگان بایستی از مدلهای بانکهای اطلاعاتی بهرهگیری نمود.
مدت زمان طولانی اجرا در شرایط وجود عناصر دخیل در یک سیستم نه چندان بزرگ و پیچیده که در یک سیستم بزرگ آبی مانند حوضههای اصلی که دارای بسیاری عناصر دخیل به همراه اندرکنشهای پیچیده هستند این مدت زمان چندین برابر خواهد شد.
امروزه از مدل های مدیریت یکپارچه مانند MIKEBASIN ، MODSIM ، WEAP در مدلسازیهای مدیریت کمی و کیفی یک پارچه منابع آبی بصورت گستردهای استفاده میشود. هرچند این مدلها چه بصورت مستقیم و یا بصورت لینکهای برنامه نویسی با مدلهای کیفی توانایی مدلسازی یکپارچه سیستمهای بزرگ آبی را دارند اما سه نقطه ضعف ذکر شده مدلهای کیفی در استفاده از این مدلها مشهود میباشد.
در مدلسازیهای با مقیاس حوضههای اصلی که نتایج برهمکنشهای آبهای سطحی و زیرزمینی، پیکرههای آبی متعدد و سناریوهای مختلف مد نظر تصمیم گیرندگان میباشد، نیاز به نرمافزار یا محیط برنامه نویسی کاربردوست تصمیم سازی است که نه تنها مشکلات مذکور را نداشته باشد بلکه با امکانات تحلیل حساسیت و اجراهای سریع برنامه، نتایج کلیه سناریوها و گزینههای ممکن را پیش روی مسئولین قرار داده تا بتوانند بهترین تصمیمات را اتخاذ نمایند. از رویکردهایی که میتواند این نیازها را رفع نمایند رویکرد پویایی سیستم و محیط برنامه نویسی نرمافزاری VENSIM-DSS میباشد. کاربردهای این رویکرد در مدلسازیهای سیستمهای بزرگ آبی اعم از مدلسازی پیکرههای آبی و مدیریت یکپارچه در دو دهه اخیر نشان از توانایی و مزایای منحصر بفرد این رویکرد دارد.
یکی از مهمترین و دشوارترین قسمتهای کار خصوصاً در مدلسازی هیدرولوژیکی حوضه رودخانه واسنجی پارامترهای مدل است. انجام این امر نیازمند تجربه است، به طوری که اگر کاربر تجربه کافی نداشته باشد واسنجی این مدلهای هیدرولوژیکی که پارامترهای متعددی نیز دارند، دشوارتر هم خواهد بود. برای تسهیل واسنجی پارامترهای مدلهای هیدرولوژیکی در چنین شرایطی (عدم وجود تجربه کافی و نیاز به افزایش دقت پیش بینی های مدل) از دهه نود میلادی تحقیقات گستردهای تحت عنوان واسنجی خودکار آغاز شده است که به نتایج خوبی نیز منجر گردیده است، لکن چنین تحقیقاتی تا کنون در عرصه مدلهای شبیهسازی حوضه رودخانه یا انجام نشده و یا به دلیل قریب الوقوع بودن آن به نتیجه نرسیده است. برای مثال تحقیقاتی در این زمینه برروی نرمافزار WEAP با استفاده از روش تخمین پارامتر موسوم به pest در حال انجام است. بنابراین هیچکدام از نرمافزارهای مورد بحث، جهت واسنجی پارامترهای مدل هیدرولوژیکی تعبیه شده در آنها، ابزاری ندارد و در صورت نیاز جهت این کار باید کدنویسی در محیط برنامه نویسی و البته خارج از نرمافزار منتخب انجام شود.
سخن آخر در زمینه انتخاب مدل است. RIBASIM بسیار پرهزینه است و WBalMO نسبت به بقیه کاراییها و قابلیتهای کمتری دارد، بنابراین این دو را همین ابتدای مقایسه حذف می نماییم. تفاوت اصلی بین دو مدل MIKE BASIN و WEAP با مدل MODSIMدر آن است که، این دو میتوانند فرآیندهای هیدرولوژیکی و یا به عبارت دیگر بیلان کلی هیدرولوژیکی موجود در حوضه رودخانه را مدل نمایند، حال آنکه MODSIM چرخه هیدرولوژیکی را از رواناب و اندرکنش بین سفره و رودخانه آغاز مینماید و نمیتواند بارش- رواناب و بیلان رطوبت خاک را مدل سازی کند [2].
MODSIM نسبت به WEAP از جهت مدل سازی روند مدیریت آب در حوضه رودخانه و در نظر گرفتن قواعد مختلف تخصیص برای مثال قواعد بهرهبرداری از مخزن میتواند جزئیات بیشتری را لحاظ نماید که از این جهت نزدیک به MIKE BASIN است و حتی بر آن برتری دارد. پس از انتخاب بین این نرمافزار ها با توجه به نحوه شبیه سازی روند مدیریت آب باید با توجه به نوع مسئله پیشرو و سطح جزئیات مورد نیاز آن در این زمینه صورت گیرد. از برتری هایMIKE BASIN بر دو مدل دیگر محاسبه لایه های GIS آبراههها و تفکیک واحدهای هیدرولوژیک از روی لایه DEM میباشد، که در صورت وجود چنین اطلاعاتی (که البته ایجاد آنها هم وقت گیر نیست) میتوان از این قابلیت مدل در انتخاب آن صرف نظر نمود.
مدل MIKE BASIN جهت مدل سازی هیدرولوژیکی از مدل NAM استفاده می نماید، حال آنکه WEAP از مدل سادهتری به نام Soil Moisture Method استفاده میکند. بنابراین MIKE BASIN نسبت به دو مدل دیگر از این جهت مزیت دارد، لکن انتخاب این نرمافزار براساس نوع مدل هیدرولوژیکی که در بر دارند باید متناسب با مسأله پیش رو انجام شود. ممکن است که در منطقه مورد مطالعه مدل سازی هیدرولوژیکی توسط مدلهای دیگر در گذشته انجام شده باشد، که در این صورت با استفاده از آن شاید بهتر بتوان سناریوهای مدیریت آب را بررسی نمود. یا اینکه نیازی به استفاده از مدلی به جزئیات مدل NAM نباشد و بتوان با مدل سادهتر Soil Moisture نیز به هدف مسأله رسید، که در این صورت با مدل WEAP نیز میتوان به نتیجه رسید [2]. بنابراین باید مدلهای هیدرولوژیکی این نرمافزارها مورد مطالعه دقیقتری قرار گیرد و با توجه به مورد مطالعاتی بهترین آنها انتخاب گردد.مبحث دیگر د انتخاب مدل هزینه آن است که برای تهیه MIKE BASIN و MODSIM باید هزینه زیادی رو جهت لایسنس آن هزینه کرد در حالی که موسسه سازنده WEAP لایسنس آنرا برای کشورهای جهان سوم مانند ایران بصورت مجانی ارائه میکند.
در مجموع و با توجه به موارد ارائه شده در فوق و موضوع این تحقیق مدل WEAP به عنوان مدل مناسب انتخاب گردید.
2-6 مدل WEAP
سیستم آب با یک مدل نیمه توزیعی از چرخه هیدرولوژیکی آغاز می شود که می تواند مقادیر جریان رودخانه و تغذیه آب زیرزمینی را تولید نماید. یک حوزه رودخانه بر اساس مرزهای زیر حوزه ها، مناطق آب و هوایی، دستههای کاربری زمین یا ترکیب آن به چندین زیرحوزه تقسیم می شود. WEAP ابزاری کامپیوتری برای برنامه ریزی جامع و یکپارچه منابع آب است. این ابزار چهار چوبی جامع قابل انعطاف و کاربر دوست را برای تحلیل سیاستها فراهم میکند.