توسعه مدل شبیه سازی- بهینه سازی در مدیریت تغذیه مصنوعی آبخوان با پساب

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

چکیده

با افزایش تقاضای آب بالاخص در مناطق خشک، منابع آبی مناسب جدیدی باید تعریف شود. تغذیه مصنوعی آبخوان با پساب یک راه حل کاربردی و مقرون به صرفه جهت تامین آب می‌باشد. هدف تغذیه مصنوعی افزایس حجم و ذخیره آب در آبخوان به جهت مصرف آتی می‌باشد. پساب در ابتدا برای مصرف در موارد غیرشرب مورد استفاده قرار می‌گرفته است اما تحت شرایط تنش استفاده از آن برای شرب احتمالا شدنی خواهد گردید. بهبود کیفیت پساب حین نفوذ به درون زمین و انتقال از طریق جریان آب زیرزمینی چشمگیر بوده و در مجموع به آن سالم‌سازی خاک –‌آبخوان اطلاق می‌شود. برای تأمین اهداف موردنظر، عملیات دفع پساب بایستی با درنظر گرفتن ملاحظات مالی، کیفی و زیست محیطی مدیریت گردد. در این مقاله مدل بهینه سازی-شبیه سازی برای بهینه‌سازی تغذیه مصنوعی آبخوان با استفاده از پساب توسعه داده شده است که ملاحظات کمی و کیفی را در نظر می‌گیرد. در این مدل از الگوریتم تکاملی کمپلکس‌های مختلط (SCE) بعنوان ابزار بهینه سازی بهمراه مدل‌های شبیه سازی MODFLOW و MT3DMS  برای بیان حرکت و کیفیت پساب، استفاده شده است. کارایی مدل با کاربرد آن در مدیریت تغذیه پساب یک مجتمع بررسی و اثبات شده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Simulation-Optimization Model for Artificial Groundwater Recharge Management Using a Treated Wastewater

چکیده [English]

In areas with limited water resources, the increases in water demands calls for alternative water sources. For such area one supply augmentation practice is the artificial groundwater recharge using wastewater effluent. The resulting reclaimed water is used primarily for non-potable purposes but under increasing stresses shifting to potable uses is also likely to happen. During recharge through the vadose zone and transport through the groundwater aquifer, the quality of water improves that are collectively described as Soil Aquifer Treatment (SAT).  In this paper, a SAT management model is developed that considers monetary, water quality, and environmental concerns. Within the SAT model, the shuffled complex evolution algorithm (SCE) is used as the optimization tool. In this application, SCE is integrated with the simulation models (MODFLOW, MT3DMS) to represent movement and quality transformation. One steady state case on a general hypothetical aquifer were examined using the management model. 

قادری ک، محمد ولی سامانی ج، اسلامی ح، و ثقفیان ب (1385) واسنجی اتوماتیک مدل بارش-رواناب با استفاده از روش بهینه سازی SCE. تحقیقات منابع آب ایران، سال 2، شماره 1: 39-52.

Bouwer H (1996) New developments in groundwater recharge and soil aquifer treatment of wastewater for  water reuse 96: Proc., AWWA conference, San Diego, American Water Works Association Research Foundation, Denver, CO.

Duan Q, Gupta V and Sorooshian S (1993) Shuffled complex evolution approach for effective and efficient global minimization. J Optimization Theory Application 76(3): 501–521.

Eusuff M. M, and Lansey K. E (2004) Optimal operation of artificial groundwater recharge system considering water quality transformations. Water Resources Management 18: 379-405.

McKinney D. C, Lin M. D (1994) Genetic algorithm solution of groundwater management model. Water Resource Research  30(6): 1897-1906.