• شماره ركورد
    26837
  • پديد آورنده

    احسان پورحسن

  • عنوان
    كنترل بهينه منابع آلاينده در مقياس حوضه آبريز مبتني بر رويكرد شبيه‌سازي-بهينه‌سازي؛ مطالعه موردي حوضه آبريز سد سيمره
  • مقطع تحصيلي
    كارشناسي ارشد
  • رشته تحصيلي
    مهندسي عمران
  • سال تحصيل
    1397
  • تاريخ دفاع
    1400/10/21
  • استاد راهنما
    دكتر مطهره سعادت پور
  • دانشكده
    عمران
  • چكيده
    اثربخشي و پراكنش مكاني مناسب اقدامات مديريتي حوضه آبريز،‌ جهت رسيدن به سطح مطلوب استانداردهاي كيفيت آب از اهميت ويژه‌اي برخوردار است. در راستاي هدف اين تحقيق، توسعه‌ي چارچوبي به‌منظور ارائه‌ي مشخصات و موقعيت مكاني بهينه‌ي بهترين اقدامات مديريتي(BMP) و تدوين برنامه‌ي تخصيص بار آلودگي در سطح حوضه‌ي آبريز دنبال گرديده است. براي اين منظور، رويكرد شبيه سازي-بهينه سازي در قالب SWAT-MOPSO باهدف كاهش هزينه‌هاي اجرا و بهره‌برداري BMP و تصفيه‌خانه‌هاي فاضلاب منابع آلاينده‌ي نقطه‌اي و كاهش بار فسفر در حوضه آبريز سد سيمره توسعه يافت. در اين راستا مدل SWAT بر اساس داده‌هاي سال 2002 الي 2018 براي داده‌هاي دبي، رسوب، نيتروژن كل و فسفر كل واسنجي و صحت‌سنجي گرديد. نتايج فرآيند واسنجي توسط شاخص‌هاي آماري ضريب همبستگي (R2) و ضريب نش- ساتكليفت (NS) در 9 ايستگاه هيدرومتري محدوده مطالعاتي ارزيابي شد. در غالب ايستگاه‌ها اين ضرايب بيشتر از 0.6 به دست آمد كه نشان از كارايي خوب شبيه‌سازي مدل SWAT در دوره موردنظر دارد. بهترين اقدامات مديريتي و تخصيص بار آلاينده در قالب چهار سناريوي 1- كاهش استفاده از كود و سموم كشاورزي، ‌2- اجراي نوارهاي فيلتري گياهي، 3- اجراي حوضچه نگهداشت آب و 4- تصفيه‌ي بارهاي آلودگي نقطه‌اي در زيرحوضه‌هاي بحراني تعريف گرديد. تكنيك‌هاي BMPs، منابع آلاينده‌ي نقطه‌اي مشمول برنامه تخصيص بار آلايندگي و زيرحوضه‌هاي بحراني مبتني بر نتايج و آناليز حساسيت گزينه‌هاي متعدد مديريت بارهاي نقطه‌اي و غيرنقطه‌اي در مدل SWAT كانديد گرديدند. رويكرد شبيه‌سازي-بهينه‌سازي توسعه داده شده در اين تحقيق گزينه‌هاي بهينه متعددي در قالب BMPs و برنامه‌ي تخصيص بار آلودگي فسفر در اختيار برنامه ريزان و مديران قرار نهاد. تحليل نتايج ارائه‌شده در جبهه‌ي پارتوي بهينه نشان مي‌دهد در بهترين گزينه‌ي اقتصادي و بهترين گزينه‌ي ارتقاي كيفيت منابع آب به‌ترتيب ميزان آلايندگي فسفر 38.4 و 63 درصد نسبت به سناريوي شرايط موجود كاهش خواهد يافت. هزينه‌هاي اقتصادي متناظر با اين نقاط حدي به‌ترتيب 505.66 و 4691.15 ميليون دلار بوده است. در بهترين گزينه‌ي اقتصادي از جبهه‌ي پارتو، نوارهاي فيلتر گياهي به دليل هزينه‌ي كمتر و اثرگذاري بيشتر و فاضلاب شهري كرمانشاه و آبزي‌پروري اسلام‌آباد به دليل هزينه‌ي پايين‌تر تصفيه‌ي فاضلاب نسبت به ساير منابع آلاينده‌ي نقطه‌اي، در تكنيك BMP منتخب و برنامه بهينه‌ي تخصيص بار آلودگي توسط الگوريتم بهينه‌سازي ارائه گرديدند. سناريوي پياده‌سازي كامل BMPs و تخصيص بار آلودگي با حداكثر ظرفيت‌هاي انتخابي در مقايسه با گزينه‌ي حدي مطلوب‌ترين شرايط كيفيت منابع آبي از جبهه پارتوي ارائه‌شده، تنها 0.57 درصد بار آلايندگي فسفر را كاهش مي‌دهد درحالي‌كه سبب افزايش 10.6 درصدي هزينه‌ي اقتصادي اجراي برنامه‌هاي مديريت منابع آلاينده‌ي نقطه‌اي و غيرنقطه‌اي در سطح حوضه ميشود.
  • تاريخ ورود اطلاعات
    1401/05/23
  • عنوان به انگليسي
    Pollutant Control in River Basin Scale based on Simulation-Optimization Approach; Seymareh River-basin as a Case Study
  • تاريخ بهره برداري
    1/11/2023 12:00:00 AM
  • دانشجوي وارد كننده اطلاعات

    احسان پورحسن

  • چكيده به لاتين
    Effectiveness and proper spatial distribution of catchment management measures to achieve the desired level of water quality standards is of particular importance. In line with the purpose of this research, the development of a framework to provide the characteristics and optimal location of the best management measures (BMP) and the development of pollution load allocation plan at the catchment area has been pursued. For this purpose, a simulation-optimization approach in the form of SWAT-MOPSO was developed with the aim of reducing the costs of implementation and operation of BMP and pointsource pollutants and reducing the phosphorus load in the catchment area of Seymareh Dam. In this regard, the SWAT model was calibrated and validated based on data from 2002 to 2018 for flow, sediment, total nitrogen and total phosphorus data. The results of the calibration process were eva‎luated by statistical indices of correlation coefficient (R2) and Nash-Sutcliffe coefficient (NS) in 9 hydrometric stations of the study area. In most stations, these statistical indices were more than 0.6, which indicates the good performance of the SWAT model simulation in the desired period. The best management practice and pollutant load allocation were defined in four scenarios: 1- Reducing the use of fertilizers and pesticides, 2- Implementing plant filter strips, 3- Implementing water retention ponds and 4- Purifying point pollution loads ,in critical sub-basins. BMPs techniques, point source pollutants included in the pollution load allocation program, and critical sub-basins based on the results and sensitivity analysis of multiple point and non-point load management options were nominated in the SWAT model. The simulation-optimization approach developed in this research provided several optimal options in the form of BMPs and phosphorous pollution load allocation program to planners and managers. Analysis of the results presented in the Pareto front shows that in the best economic option and the best option for improving the quality of water resources, the amount of phosphorus pollution will be reduced by 38.4% and 63%, respectively, compared to the current scenario. The economic costs corresponding to these option were 505.66 and 4691.15 million dollars, respectively. In the best economic option from the Pareto front, plant filter strips were selected by the optimization algorithm due to their lower cost and greater effectiveness in critical sub-basin affected by this technique. Also, due to the lower cost of wastewater treatment compared to other pointsource pollutants, Kermanshah municipal wastewater and aquaculture of Islamabad were presented in the optimal pollution load allocation program in the optimal economic option of Pareto front by the optimization algorithm. The scenario of full implementation of BMPs and allocation of pollution load with maximum selective capacities reduces the phosphorus pollution load by only 0.57% compared to the most favorable water resources quality conditions fromt the Pareto front, while increasing the economic cost of implementing resource management programs at the basin level by 10.6% .
  • كليدواژه هاي فارسي
    بهترين اقدامات مديريتي , الگوريتم بهينه‌سازي چندهدفه , تغذيه گرايي , مديريت حوضه آبريز , كيفيت آب , تخصيص بار آلودگي
  • كليدواژه هاي لاتين
    Best management practice , Multi-objective optimization algorithm , Eutrophication , Basin management , Water quality , Waste load allocation
  • Author
    Ehsan Pourhasan
  • SuperVisor
    Dr. Motahareh Saadatpour