شبیه‌سازی و بهینه‌سازی بهره‌برداری از مخزن سد تحت سناریوی تغییر الگوی کشت (مطالعه موردی: سد هرسین)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

چکیده

باتوجه به افزایش جمعیت، کمبود و محدودیت شدید منابع آب در کشور، یکی از گام‌های اساسی در زمینه‌ی مدیریت و برنامه‌ریزی منابع آب بهینه‌سازی مخازن و تغییر الگوی کشت می‌باشد. در تحقیق حاضر با استفاده از دبی (40 ساله) رودخانه کمیش در مدل WEAP به شبیه‌سازی مخزن سد هرسین که در فاز مطالعاتی قرار دارد پرداخته‌شد. ابتدا با در نظر گرفتن الگوهای کشت مختلف، مقدار اطمینان‌پذیری نیازهای شرب، صنعت، کشاورزی و زیست‌محیطی محاسبه‌ و الگوی کشت مناسب که پایداری بیشتر سیستم را به همراه دارد انتخاب شد. سپس در مدل LINGO بهینه‌سازیبا هدف حداقل کردن کمبود نیازهای پایین‌دست سد صورت گرفت. براساس نتایج شبیه‌سازی، میانگین سالانه‌ی درصد تامین نیازهای زیستمحیطی،اراضی قطره‌ای باغی، اراضی بارانی زراعی و آبخور از فاضلاب به ترتیب 98/98، 51/87، 79/89 و 63/95 برآورد شد، این مقادیر در مدل بهینه‌ساز برابر با 100، 99/99، 21/99 و 12/99 بود که نشان می­دهد درصد کمبودها کمتر از 1 % می­باشد. میانگین حجم سرریز در مدل‌های شبیه‌سازی و بهینه‌سازی 13/7 و 09/4 میلیون مترمکعب در سال محاسبه شد، که نشان داد حالت بهینه نسبت به شبیه‌سازی کمترین هدررفت آب را داشته‌است. بنابراین با برنامه‌ریزی و مدیریت درست می‌توان تا حد قابل توجهی مقدار کمبودها را بخصوص در زمینه کشاورزی کاهش داد.
باتوجه به افزایش جمعیت، کمبود و محدودیت شدید منابع آب در کشور، یکی از گام‌های اساسی در زمینه‌ی مدیریت و برنامه‌ریزی منابع آب بهینه‌سازی مخازن و تغییر الگوی کشت می‌باشد. در تحقیق حاضر با استفاده از دبی (40 ساله) رودخانه کمیش در مدل WEAP به شبیه‌سازی مخزن سد هرسین که در فاز مطالعاتی قرار دارد پرداخته‌شد. ابتدا با در نظر گرفتن الگوهای کشت مختلف، مقدار اطمینان‌پذیری نیازهای شرب، صنعت، کشاورزی و زیست‌محیطی محاسبه‌ و الگوی کشت مناسب که پایداری بیشتر سیستم را به همراه دارد انتخاب شد. سپس در مدل LINGO بهینه‌سازیبا هدف حداقل کردن کمبود نیازهای پایین‌دست سد صورت گرفت. براساس نتایج شبیه‌سازی، میانگین سالانه‌ی درصد تامین نیازهای زیستمحیطی،اراضی قطره‌ای باغی، اراضی بارانی زراعی و آبخور از فاضلاب به ترتیب 98/98، 51/87، 79/89 و 63/95 برآورد شد، این مقادیر در مدل بهینه‌ساز برابر با 100، 99/99، 21/99 و 12/99 بود که نشان می­دهد درصد کمبودها کمتر از 1 % می­باشد. میانگین حجم سرریز در مدل‌های شبیه‌سازی و بهینه‌سازی 13/7 و 09/4 میلیون مترمکعب در سال محاسبه شد، که نشان داد حالت بهینه نسبت به شبیه‌سازی کمترین هدررفت آب را داشته‌است. بنابراین با برنامه‌ریزی و مدیریت درست می‌توان تا حد قابل توجهی مقدار کمبودها را بخصوص در زمینه کشاورزی کاهش داد.
 

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Simulation and Optimization of Dam Operation under Changing Cultivation Pattern Scenario (Case Study: Harsin Dam)

نویسندگان [English]

  • fatemeh salimi masteali
  • maryam hafezparast
  • Farhang Sargordi
Department of Water Science and Engineering, Razi University, Kermanshahi, Iran
چکیده [English]

Due to population growth, shortage and severe constraints of water resources in the country, one of the main steps in management and planning of water resources is to optimize reservoirs and change the cultivation pattern. In this study, using 40 years discharge data of Kamish River and WEAP model, Hersin dam reservoir which is uder study, was simulated. Firstly, by considering different cultivated patterns, the reliability of domestic, industrial, agricultural, and environmental requirements were simulated by WEAP model and the proper crop pattern was selected on the basis of greater sustainability of the system. Then, optimization was performed by minimizing the shortages in downstream of the dam using LINGO model. According to the results, the annual average demands of environment, drip-irrigated gardens, sprinkler-irrigated lands and wastewater waterline, were estimated to be 98.98, 87.51, 89.79, and 95.63%, respectively, while these values obtained from the optimization model were 100, 99.99, 99.21, and 99.12%, respectively, which indicates that the percentage of shortcomings is less than 1%. The average overflow volume in simulation and optimization models were 7.31 and 4.09 million m3/year, respectively, which indicates that the optimization model has a lower water lost than the simulation model. Hence, by appropriate planning and management, it is possible to deduct the amount of deficits significantly, especially in the sector of agriculture.

کلیدواژه‌ها [English]

  • reliability
  • Optimization
  • Harsin dam
  • WEAP
  • LINGO
Ashofteh, P. S., Haddad, O. B., & A. Mariño, M. (2013). Climate change impact on reservoir performance indexes in agricultural water supply. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 139(2), 85-97.

Ashofteh, P. S., Rajaee, T., & Golfam, P. (2017a). Assessment of water resources development projects under conditions of climate change using efficiency indexes (EIs). Water Resources Management, 31(12), 3723-3744.

Ashofteh, P. S., Bozorg‐Haddad, O., & Loáiciga, H. A. (2017b). Logical genetic programming (LGP) development for irrigation water supply hedging under climate change conditions. Irrigation and Drainage, 66(4), 530-541.

Fatemi, S.A., Bahramloo, A. and Adibrad,M.(2016) Investing the Structural and non-structural solutions of sustainable management of water Resources in Hamedan-Bahar plain. Geography and Environmental Sustainability20, No2. 55-67. (In Farsi) 

Hafezparast, M., Kholghi, M . and Fatemi, S.A. (2009) Evaluate and planning of water resources of the Takestan plain with WEAP and LINGO models. In 4th national congress on civil engineering, university of Tehran. (In Farsi)

Han, Y. Xu, S.G. and Xu, X.Z. (2008). Modelling multisource multiuser water resources allocation. Water Resour Manag. 22(7). 911-923.

Karamouz, M., Ahmadi, B., & Zahmatkesh, Z. (2013). Developing an agricultural planning model in a watershed considering climate change impacts. Journal of Water Resources Planning and Management, 139(4), 349-363.

Mohie El Din, M. O., & Moussa, A. M. (2016). Water management in Egypt for facing the future challenges. Journal of advanced research, 7(3), 403-412.

Shahvali kohshori, S., Ghazanfari, S. and Khanjani, M.J. (2018) Optimal management of water resources using application of various scenarios of water allocation (Case Study: Dez basin). Irrigation Sciences and Engineering, Vol. 41, 45-55.( In Farsi)

Studies first phase of Harsin Dam (2012), Water Resources Planning Studies Report, Regional Water company of Kermanshah Province

Zeynodini, s ., anvari, s. and zahmatkesh,z. (2016) optimization of water resources allocation using linear programming method LINGO. Iran’s second national irrigation and drainage congress.23-25 Agust. (In Farsi)