بهینه سازی چندهدفه عمق نصب زهکش بر مبنای تقسیم عادلانه منافع آثار کوتاه مدت در مقابل آثار بلند مدت زیست محیطی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌آموخته کارشناسی ارشد/ گروه مهندسی علوم و مهندسی آب، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران

2 استادیار /گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده فنی مهندسی، دانشگاه بین‌المللی امام خمینی (ره)، قزوین، ایران

چکیده

احداث سیستم زهکشی به‌منظور اصلاح خاک‌های شور و حفاظت از اراضی در مقابل شوری مجدد در خاک‌های جنوب خوزستان ضروری است. شبکه‌های زهکشی موجب کنترل شوری و احیای اراضی می‌شوند. اما اثرات ناخواسته زیست‌محیطی که به همراه دارند، در سال‌های اخیر تبدیل به چالشی بزرگ در مناطق دارای شبکه‌های زهکشی شده است. اثرات زیست محیطی بهره برداری را می توان به دو بخش اثرات کوتاه مدت ناشی از آبشویی اولیه و اثرات دراز مدت تقسیم نمود. بر اساس پروفیل توزیع شوری در خاک، اهداف کوتاه مدت و دراز مدت زیست محیطی در تعارض با یکدیگر می باشند به گونه ای که کاهش نمک تخلیه شده به محیط‌زیست در اثر آبشویی اولیه باعث باقی ماندن نمک و افزایش نمک تخلیه شده به محیط زیست در دوران بهره برداری خواهد شد، در این تحقیق تقابل آثار کوتاه‌مدت و بلندمدت زیست‌محیطی به منظور تعیین پارامترهای بهینه طراحی زهکش مورد توجه قرار گرفته است. به این منظور از مدل بهینه سازی چند هدفه بازپخت فلزات و همچنین از مدل‌های تقسیم عادلانه منافع برای انتخاب نقطه بهینه نهایی از میان نقاط بهینه خروجی مدل بهینه سازی چند هدفه استفاده شده است. به منظور ارزیابی توانایی مدل‌ ارائه شده، اطلاعات شرکت کشت و صنعت سلمان فارسی به عنوان مطالعه موردی استفاده شد. نتایج مدل بهینه سازی نشان می دهد عمق بهینه نصب از 1/1 تا 7/2 متر متغیر است، در حالی که محدوده تغییرات عمق بهینه نصب در صورت استفاده از مدلهای تقسیم عادلانه منافع به بازه 45/1 تا 2 متر کاهش می یابد

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Multi-objective optimization of drainage depth based on the fair division Short-term vs. long-term environmental effects

نویسندگان [English]

  • F. Haji Rajabi 1
  • H. Mazandarani Zadeh 2
1 Former MSc. Graduate Student, Water Sciences and Engineering Department, Faculty of Engineering and Technology, Imam Khomeini International University, Qazvin, Iran.
2 Assistant Professor, Water Sciences and Engineering Department, Faculty of Engineering and Technology, Imam Khomeini International University, Qazvin,
چکیده [English]

Construction of drainage system is necessary in the south Khuzestan for amending saline soils and protecting the lands against salinity stress. Drainage systems control salinity and reclaim salinized lands. But, this system has some potential environmental effects and has become a major challenge in the areas with drainage systems in recent years. The environmental effects caused by operation can be divided into two parts: short-term effects and long-term effects of primary leaching. According to the salinity distribution of soil, short-term and long-term environmental effects are conflicted together; so that, less salt discharged to the environment due to primary leaching will result in high salt discharged to the environment during operation. Therefore, short and long term environmental effects are discussed in this study to determine the optimal parameters of drainage designing. For this purpose, multi-objective simulated annealing model was used. Also, fair division benefits model has been used to select final optimal points from multi-objective output. To test the ability of presented models, the data of Salman Farsi agro-industrial enterprise was used as a case study. According to the results, the optimum installation depth for output in multi-objective model varies between 1.1 to 2.7 meter; the optimum installation depth is reduced to 1.45-2 meters using fair benefits division model. Optimum installation depth using symmetric Nash method is approximately 1.5 meters.

کلیدواژه‌ها [English]

  • AMOSA
  • Multi-objective optimization simulated annealing
  • Salinity control
  • conflict of interests
  • Nash method

Adimi M (2006) A brief outlook on the current situation, challenges and approaches of drainage in Iran. 4th workshop on Drainage and Environmental Engineering (In Persian)

Bandyopadhyay S, Saha S, Maulik U and Deb K (2008) A simulated annealing-based multi-objective optimization algorithm: AMOSA. IEEE Transactions on Evolutionary Computation 12(3):269-283

Banihabib ME, Mohammad Rezapour Tabari M, Mohammad Rezapour Tabari M (2017) Development of integrated multi-objective strategy for reallocation of agricultural water. Journal of Iran-Water Resources Research 13(1):38-52 (In Persian)

Corwin DL, Rhoades JD and Simunek J (2007) Leaching requirement for soil salinity control: Steady-state versus transient models. Agricultural Water Management 90(3):165-180

Gaarde V S, Bernstein J, Rhoades L and Rawlins S L (1974) Irrigation management of salt control. Journal of Irrigation and Drainage Division 100:321-338

Hanson B R, Grattan S R and Fulton A (2006) Agricultural salinity and drainage. California University Davis, California, 164p

Harsanyi J and Selten R (1972) A generalized Nash solution for two-person bargaining games with incomplete information. Management Science 18(5):80-106

Kalai E and Smorodinsky M (1975) Other solutions to Nash's bargaining problem. Econometrica 43:513-518

Konukcu F, Gowing G W and Rose D A (2005) Dry drainage: A sustainable solution to water logging and salinity problems in irrigation areas. Agricultural Water Management 83(1):1-12

Mazandaranizadeh H (2016) Drainage system design by NSGA-II multi objective algorithm using economic and environmental approach. Journal of Iran-Water Resources Research 12(3):142-152 (In Persian)

Mokhtaran R, Naseri A, Kashkuli H A and Boroomandnasab S (2013) Effect of drainage depth and impermeable layer on the flow rate and drainage water salinity in the irrigated soils of south Khuzestan. Journal of Soil and Water Conservation 3(1):61-73 (In Persian)

Nash J (1953) Two-Person Cooperative Games. Econometrica 21(1):128-140

Nijland H J, Croon F W and Ritzema H P (2005) Subsurface drainage practices: Guidelines for the implementation, operation and maintenance of subsurface pipe drainage systems. Alterra, Wageningen, The Netherlands, 607p

Nazari B, Liaghat A, Parsinejad M and Naseri A (2008) Optimization of drainage depth based on the economical and environmental aspects. 5th workshop on Drainage and Environmental Engineering (In Persian)

Rajabzadeh F, Pazira E and Mahdian M H (2011) Studies on appropriate and an empirical model for salt leaching of Saline-Sodic soils of central part of Khuzestan province. Journal of Water and Soil Conservation 18(3):61-84 (In Persian)

Rouhparvar M, Mazandaranizadeh H and Nasirzadeh F (2014) Quantitative risk allocation in construction projects: a fuzzy-bargaining game approach. International Journal of Industrial Engineering & Production Research 25(2):83-94

Sotoodehnia A, Razi F and Daneshkar Arasteh P (2014) Using SEEP/W numerical model to simulate drain installation depth effects on drain water salinity improvement. Iranian Journal of lrrigation and Drainage 8(1):187-196 (In Persian)