توسعه مدل شبیه‌ساز-بهینه‌ساز چاه‌های پمپاژ آبخوان ساحلی با استفاده از الگوریتم‌های فراابتکاری

Abstract

مدیریت پایدار آبخوان های ساحلی به ویژه در شرایط برداشت بیش از حد و افزایش سطح دریا یکی از مهمترین چالش های هیدرولوژی و مهندسی منابع آب است. در این مطالعه یک مدل شبیه سازی-بهینه سازی دو بعدی برای جریان آب زیرزمینی و انتقال شوری توسعه یافته است. هدف اصلی بهینه سازی مکان چاه های پمپاژ و کنترل پیشروی آب شور با توجه به پارامترهای محیطی و محدوده آلاینده ها می باشد. برای این منظور معادلات جریان و انتقال شوری در محیط آب شیرین و شور با استفاده از روش اجزای محدود و نرم افزار MATLAB حل شده اند. الگوریتم NSGA-II به عنوان روش بهینه سازی چندهدفه به منظور حداقل سازی پیشروی آب شور، حداکثر سازی برداشت آب و حفظ سطح ایستابی بهینه استفاده شده است. علاوه بر آن نتایج با سایر الگوریتم های چندهدفه شامل MOPSO، SPEA۲ و MOEA مقایسه شد تا نقاط قوت و محدودیت های هر روش مشخص شود. یک مدل تصمیم گیری مبتنی بر چانه زنی نش نیز برای انتخاب نقطه بهینه از مجموعه پاسخ های بهینه به کار گرفته شد. نتایج شبیه سازی نشان داد که الگوریتم NSGA-II توانسته است بهترین تعادل بین حداکثر برداشت و حداقل پیشروی آب شور را ارائه دهد و نسبت به سایر الگوریتم ها عملکرد بهتری در پراکندگی جبهه پارتو و رعایت محدودیت های محیطی دارد. مدل پیشنهادی قابلیت کاربرد در مدیریت پایدار آبخوان های ساحلی را داشته و می تواند ابزار موثری برای تصمیم گیری در طراحی چاه های پمپاژ و کنترل نفوذ آب شور در مناطق ساحلی فراهم آورد.