بیشینه‌سازی قابلیت اطمینان تأمین آب شرب با بهره‌برداری تلفیقی پمپاژ از آبخوان و آب انتقالی از سد سلمان‌ فارسی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار بخش مهندسی عمران و محیط‌زیست، دانشکده‌ مهندسی، دانشگاه شیراز

2 مربی بخش مهندسی عمران، دانشکده مهندسی کلدونیه، مسقط، عمان

3 مربی، بخش مهندس عمران، دانشگاه پیام نور شیراز

4 استادیار بخش مهندسی عمران، دانشگاه صنعتی شیراز

چکیده

آب شرب منطقه لارستان در استان فارس، ایران توسط سد سلمان فارسی تأمین می‌گردد، که به‌علت خشکسالی و حضور ذینفعان دیگر همیشه قابلیت اطمینان ندارد. از سوی دیگر، شرکت آبفای فارس چاه‌های مختلفی را با ظرفیت برداشت و غلظت املاح محلول مختلف در اختیار دارد. ترکیب بهینه چاه‌ها و آب انتقالی از سد برای تأمین آب شرب به‌نحوی که قابلیت تأمین آب بیشینه شده و محدودیت‌های غلظت املاح محلول تأمین گردد سوال اصلی تصمیم‌گیران آبفا می‌باشد. بنابراین، بهره‌برداری تلفیقی رهسازی از سد و پمپاژ به­عنوان رویکرد مدیریتی انتخاب و با لحاظ قید کیفیت و با هدف بیشینه­سازی تأمین آب برای نیاز شرب، بهینه‌سازی می‌گردد. بهره‌برداری تلفیقی رهاسازی سد و پمپاژ استراتژی انتخابی تصمیم‌گیر برای تأمین آب در این سیستم آبی از میان استراتژی‌های متعدد دیگر در منطقه است. مدل بهره‌برداری تلفیقی فرمول­بندی، در محیط برنامه‌نویسی GAMS تهیه و توسط مدل بهینه­سازی غیرخطی MINOS حل شده است. استراتژی بهره‌برداری تلفیقی در سه مرحله کوتاه­مدت، میان­مدت و بلندمدت برای اجراء، برنامه‌ریزی و بهینه‌سازی شده و قواعد بهره‌برداری از سد و چاه‌ها ارائه شده است. قابلیت اطمینان در شرایط بدون استفاده از بهره‌برداری تلفیقی در میان­مدت 63% می‌باشد، در حالی که با بهره‌برداری تلفیقی این قابلیت اطمینان به 90% می‌رسد. در شرایط بحرانی (خرابی بخشی از خط انتقال)، قابلیت اطمینان تأمین آب شرب 49% است در حالی که با بهره‌برداری تلفیقی این قابلیت اطمینان به 77% می‌رسد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Maximizing Reliability of Supplying Drinking Water with Conjunctive Operation of Groundwater and Water Transfered from Salman-Farsi Dam

نویسندگان [English]

  • Mohammad Reza Nikoo 1
  • Akbar Karimi 2
  • Mohammadreza Alizadeh 3
  • Abdolhosein Baghlani 4
1 Assistant Professor, Department of Civil and Environmental Engineering, College of Engineering, Shiraz University, Shiraz, IRAN
2 Lecturer, Dept. of Civil Engin., Caledonian College of Engin., Muscat, Oman
3 M.Sc. Graduate, Dept. of Civil and Environmental Engin., Shiraz Univ., Iran
4 Assist. Prof., Dept. of Civil and Environmental Engin., Shiraz Univ. of Technology, Iran
چکیده [English]

Drinking water supply to Larestan region in Fars, Iran, is fulfilled from Salman-Farsi Dam, which is not reliable all the times due to drought and presence of other stakeholders. On the other hand, there are many well fields available to Fars Water and Wastewater Company with varying discharge capacity and total dissolved solids concentration. Optimum mix of the trensfered water from well-fields’ pumping and the transferred one from the dam by the pipeline is the main question of the decision makers for maximizing the reliability of the drinking water while fulfilling the water quality constraints. Therefore, conjunctive use of dam’s release and pumping is selected as managerial approach to be optimized under water quality constraints with the target of maximum drinking water supply to demands. The conjunctive use of the water released from dam and withdrawn from the wells is a candid strategy selected by the decision makers among many other strategies for water supply in the region. The conjunctive water use model is formulated in GAMS environment and solved by nonlinear optimization solver MINOS. The conjunctive water use strategy is planned and optimized for three stages of short-term, mid-term and long-term Operation, and operation rules for dam’s release and pumping rates are presented. Current midterm water supply reliability from dam is 63% while with conjunctive use it becomes 90%. In emergency cases (malfunctioning of water transfer system) the reliability without conjunctive water use is 49% while conjunctive water use increases it to 77%.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Conjunctive operation
  • GAMS optimization model
  • Operation rules
  • reliability
  • Salman-Farsi Dam
کریمی ا، نیکو م­ر، کراچیان ر و مختارپور ا، 1393. بهره­برداری بلندمدت تلفیقی از منابع آب سطحی و زیرزمینی در سطح حوضه آبریز با در نظر گرفتن کیفیت آب (مطالعه موردی: حوضه آبریز زاینده رود). مجله پژوهش آب ایران، سال 8، شماره 14، صفحه­های 97 تا 108.
Ayazi A and Karimi A, 2013. Assessment of Karkheh multi-reservoir systems’ operation coordinating impacts on long-term water supply at different stages of basin development, Water Engineering Journal 6(18): 99-115.
Bazargan-Lari MR, Kerachian R and Mansoori A, 2009. A conflict-resolution model for the conjunctive use of surface and groundwater resources that considers water-quality issues: A case study. Environmental Management 43: 470–482.
Condon LE and Maxwell RM, 2013. Implemention of a linear optimization water allocation algorithm into a fully integrated physical model. Advances in Water Rresource 60: 135-167.
D’Alpaos C, 2012. The value of flexibility to switch between water supply sources. Applied Mathematical Sciences 6(128): 6381 – 6401.
Elhassan AM, Goto A and Mizutani M, 2003. Effect of conjunctive use of water for paddy field irrigation on groundwater budget in an alluvial fan. International Commission of Agricultural Engineering, the CIGR Journal of Scientific Research and Development, Manuscript LW 03 002. Vol. V.
Emch PG, Yeh WW-G, 1998. Management model for conjunctive use of coastal surface water and groundwater. Journal of Water Resources Planning and Management 124(3): 129-139.
Fredericks J, Labadie J and Altenhofen J, 1998. Decision support system for conjunctive stream-aquifer management. Journal of Water Resource Planning and Management 124(2): 69-78.
Illangasekare T and Morel-Seytoux HJ, 1986. A discret kernel simulation model for conjunctive management of a stream-aquifer system. Journal of Hydrology 85: 319-338.
Karamouz M, Kerachian R and Moridi A, 2004. Conflict resolution in water pollution control in urban areas: A case study. Proceedings of the 4th International Conference on Decision Making in Urban and Civil Engineering. 28-30 October, Porto, Portugal.
Karamouz M, Tabari MM and Kerachian R, 2007. Application of artificial neural networks and generic algorithms in conjunctive use of surface and groundwater resources. Water International 32(1): 163-176.
Karimi A and Ardakanian R, 2011. Development of a long-term water allocation model for agriculture and industry demands.Water Resources Management 24: 1717-1746.
Khan MR, Voss C, Yu W and Michael HA, 2014. Water resources management in the Ganges basin: A comparison of three strategies for conjunctive use of groundwater and surface water. Water Resources Management 28(5): 1235-1250
Maddock T, 1974. The operation of a stream-aquifer system under stochastic demands. Journal of Water Resources Research 10(1): 1-10
Mahjoub H, Mohammadi M and Parsinejad M, 2011. Conjunctive use modeling of groundwater and surface water. Journal of Water Resource and Protection 3(10): 726-734.
Marino MA, 2001. Conjunctive management of surface water and groundwater, regional management of water resources. Pp. 165-173. Proceedings of a symposium held during die Sixth IAHS Scientific Assembly. July 2001, Maastricht, Netherlands.
Matsukawa J, Finney B and Willis R, 1992. Conjunctive-use planning in mad river basin, California. Journal of Water Resources Planning and Management 118(2): 115–132
Onta P, Gupta A and Harboe R, 1991. Multi-step planning models for conjunctive use of surface and groundwater resources. Journal of Water Resources Planning and Management 117(6): 662–678.
Pulido-Velazquez D, Ahlfeld D, Andreu J and Sahuquillo A, 2008. Reducing the computational cost of unconfined groundwater flow in conjunctive-use models at basin scale assuming linear behaviour: The case of Adra-Campo de Dalı´as. Journal of Hydrology 353: 159-174
Rafipour-Langeroudi M, Kerachian M and Bazargan-Lari MR, 2014. Developing operating rules for conjunctive use of surface and groundwater considering the water quality issues. Journal of Civil Engineering 18(2):  454-461
Safavi HR, Darzi F and Marino MA, 2010. Simulation-Optimization modeling of conjunctive use of surface water and groundwater. Water Resource Management 24: 1968-1988
Singh DK, 2002. Conjunctive use of surface and groundwater. Water Technology Center, Indian Agricultural Research Institute, New Dehli 110012.