23051

بهينه‌سازي اهداف متعدد براي طراحي ساختار تعرفه آب شرب شهري

كارشناسي ارشد

مهندسي و مديريت منابع آب

1396-1399

1399/08/28

دكتر حسين عليزاده

دكتر مرتضي تهامي پور

عمران

امروزه در موضوع آب، محدوديت عرضه و بحران افزايش تقاضاي جدي وجود دارد. اين بحران درگذشته با استفاده از روش‌هاي جديد عرضه آب، حل‌شده است. اما چون روش‌هاي عرضه آب محدودشده‌اند و از طرفي، تقاضا نيز افزايش‌يافته است، تصميم گيران مجبور به استفاده از روش‌هاي مديريت تقاضا آب‌شده‌اند. يكي از روش‌هاي مديريت تقاضاي آب، استفاده از ابزار قيمت‌گذاري است. بنابراين در اين پژوهش از اين ابزار اقتصادي براي مديريت تقاضا و حل بحران آبي، آب شرب استان تهران استفاده گرديده است. در بحث قيمت‌گذاري آب شرب خانگي استان تهران از سيستم بلوك‌هاي افزايشي(IBT) استفاده‌شده به‌نحوي‌كه مصرف‌كنندگان در 10 بلوك طبقه‌بندي گرديده‌اند. هدف از اين پژوهش دستيابي به قيمت‌گذاري بهينه تحت شرايطي است كه رفاه اجتماعي و سود عرضه‌كننده آب حداكثر شود و از طرفي مباحث حفاظت از منابع آبي(مديريت تقاضا) و استطاعت مالي مصرف‌كنندگان نيز لحاظ گردد. براي اين منظور از عوامل دما، تعداد خانوار، قيمت حقيقي آب و درآمد حقيقي خانوار، براي تخمين تابع تقاضا به فرم تابع رگرسيوني و همچنين از مقدار كل عرضه آب در سال و سهم نهاده‌ها از قيمت نهايي براي تخمين تابع هزينه به فرم تابع ترانسلوگ استفاده گرديده است. داده‌هاي مورداستفاده در اين پژوهش از شركت مهندسي آب و فاضلاب كشور، مركز آمار ايران و سايت بانك مركزي در بازه زماني 1397 – 1364 اخذشده است. براي دستيابي به هدف موردنظر در اين پژوهش، با بهره‌گيري از معادلات حاكم بر مدل رمزي، بايد اضافه رفاه مصرف‌كننده و عرضه‌كننده حداكثر گردد و علاوه بر اين اهداف، بحث صرفه‌جويي در مصرف و ميزان استطاعت مالي مصرف‌كننده نيز مدنظر قرار بگيرد. براي اين منظور قيمت‌گذاري آب در قالب يك مسئله چهار هدفه فرمول‌بندي گرديد و براي حل از الگوريتم بهينه‌سازي اهداف متعدد MaOPSO استفاده شد. بر اساس اهداف متعدد، نتايج مختلفي به دست آمد كه با انتخاب حداقل فاصله اقليدسي به‌عنوان نقطه بهينه، رفاه اجتماعي تا 31% ، سود سازمان تا 13% و هزينه پرداختي توسط مصرف‌كننده تا 14% افزايش يافت، همچنين ميزان مصرف آب تا 10% نسبت به شرايط گذشته كاهشي بوده است. همچنين نتايج بيانگر آن استند كه قيمت بهينه براي هر مترمكعب آب براي طبقه اول مصرف 3612 ريال و براي طبقه آخر مصرف 34464 ريال است. نتايج نشان داد در همه طبقات، قيمت بهينه بيشتر از قيمت موجود است. لذا پيشنهاد مي‌شود قيمت‌هاي طبقات مصرف آب به‌صورت پلكاني افزايش يابند تا به قيمت بهينه نزديك گردند.

1399/10/18

Many-objective optimization for Urban Water Tariff Structure Design

11/18/2020 12:00:00 AM

This paper deals with optimal structure design of increasing block tariff (IBT) with respect to as many as possible rate setting objectives which include revenue sufficiency, economic efficiency, social equity and water conservation which are defined based on water demand and cost functions. Accordingly, many-objective particle swarm optimization (MaPSO) is employed to solve the problem where it is applied to drinking water tariff setting of Tehran Metropolis, capital of Iran. The new metholdogy is also compared with the well-known Ramsey pricing. Tehran’s domestic water users are categorized into 10 blocks. Thus, at first, we propose block-specific water demand functions based on nonlinear regression where we account for independent variables like temperature, number of households, water price and household income. Moreover, we estimate annual water cost function as a trans-log function of annual water consumption and other inputs, i.e. labor price, capital price, other services price, raw materials price and water production volume. Results indicate that the many-objective based optimal compromised water tariff respectively equals 3612 and 34464 IRR.m-3 for the first and tenth classes, i.e. first class used 0 until 5 m3. and tenth class used upper than 50 m3. Furthermore, we demonstrate that the optimal prices in all classes are higher than the current prices; hence, we recommend increase in Tehran’s domestic water tariff . Finally, to ensure the accuracy of the results, we compare them with the results of the Ramsey model.