بررسي عملكرد، توسعه و بهينه‌سازي روش‌هاي توسعه كم‌اثر در مديريت رواناب شهري

كارشناسي ارشد

امروزه اهميت تامين و دسترسي به منابع آب، به عنوان اساسي¬ترين نياز جوامع بشري، بر همگان آشكار است. در دهه‌هاي اخير به دليل توسعه شهرها و گسترش مناطق مسكوني و صنعتي، ميزان مناطق نفوذناپذير افزايش پيدا كرده‌است. اين موضوع باعث افزايش ميزان رواناب شهري شده‌است. بنابراين كنترل و مديريت رواناب شهري با استفاده از راهكارهاي نوين، همچون روش توسعه كم‌اثر (LID)، ضروري به نظر مي‌رسد. در اين پژوهش، با رويكرد شبيه‌سازي-بهينه‌سازي، روشي براي انتخاب و تعيين مساحت بهينه انواع ابزارهاي توسعه كم‌اثر با هدف حداقل سازي هزينه، پيشنهاد شده‌است. عملكرد روش پيشنهادي بر روي مطالعه موردي شبكه جمع‌آوري آب هاي سطحي منطقه سپاهان‌شهر اصفهان تشريح شده‌است. در اين راستا، ابتدا حوضه مطالعاتي در مدل شبيه‌ساز SWMM شبيه‌سازي و حجم رواناب توليدي حوضه طي يك رويداد بارش با دوره بازگشت 50 ساله تعيين شده‌است. در اين پژوهش، از سه روش توسعه كم‌اثر شامل، سلول زيست‌ماند، روسازي نفوذپذير و جوي‌باغچه، براي كاهش حجم رواناب خروجي حوضه مورد مطالعه استفاده شده‌است. نتايج شبيه‌سازي نشان مي‌دهد كه از ميان ابزارهاي بررسي شده، سلول زيست‌ماند بهترين عملكرد را در كاهش حجم رواناب حوضه دارد. در ادامه، از دو روش هوش مصنوعي برنامه‌ريزي ژنتيك (GP) و شبكه عصبي مصنوعي (ANN) به منظور شبيه‌سازي رواناب حوضه استفاده شده‌است. بدين منظور، مساحت‌ ابزارهاي توسعه كم‌اثر به عنوان ورودي و خروجي‌هاي نرم‌افزار SWMM به عنوان خروجي مدل‌هاي هوش مصنوعي تعريف شدند. مقايسه نتايج نشان مي‌دهد كه مدل شبكه عصبي مصنوعي، عملكرد بهتري در تعيين حجم رواناب خروجي حوضه دارد. در نهايت، مدل‌هاي هوش مصنوعي به عنوان مدل شبيه‌ساز با الگوريتم بهينه‌سازي كلوني زنبور عسل مصنوعي (ABC) تركيب شده‌است. در مسئله بهينه‌سازي، مساحت ابزارهاي توسعه كم اثر در زيرحوضه‌ها به عنوان متغير تصميم و حداقل‌سازي هزينه اجرا و بهره‌برداري به عنوان تابع هدف تعريف شده‌است. نتايج نشان مي‌دهد كه در بهترين حالت براي زيرحوضه 1، مساحت بهينه براي ابزارهاي سلول زيست‌ماند، جوي باغچه و روسازي نفوذناپذير به ترتيب برابر با 3، 6 و 6 درصد از مساحت زيرحوضه مي‌باشد. همچنين، براي زيرحوضه 2، مساحت بهينه براي ابزارهاي سلول زيست‌ماند، جوي باغچه و روسازي نفوذناپذير به ترتيب برابر با 2، 6 و 4 درصد از مساحت زيرحوضه مي‌باشد. در نهايت، براي زيرحوضه 3، مساحت بهينه براي ابزارهاي سلول زيست‌ماند، جوي باغچه و روسازي نفوذناپذير به ترتيب برابر با 2، 5 و 4 درصد از مساحت زيرحوضه مي‌باشد. علاوه‌براين، مجموع هزينه‌هاي اجرا و بهره‌برداري روش‌هاي توسعه كم‌اثر در حوضه مورد مطالعه با تركيب بهينه به‌دست‌آمده، 204707 دلار مي‌باشد. به طور كلي، بررسي نتايج نشان‌ مي‌دهد كه مدل تركيبي هوش مصنوعي و الگوريتم بهينه‌ساز عملكردي مطلوب در برآورد ابعاد بهينه ابزارهاي توسعه كم اثر دارد.

227868

دانشگاه اصفهان

مهندسي عمران- مهندسي و مديريت منابع آب

رامتين معيني