بهینه‌سازی طراحی کانال‌های جمع‌آوری رواناب شهری برای کاهش آسیب‌پذیری و افزایش اطمینان‌پذیری در برابر تغییرات اقلیمی

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی کارشناسی ارشد/ گروه منابع آب، دانشکدة محیط ‌زیست، دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 استاد/ گروه منابع آب، دانشکدة محیط ‌زیست، دانشگاه تهران، تهران، ایران

3 استادیار، گروه منابع آب، دانشکدة محیط‌زیست، دانشگاه تهران، تهران، ایران

چکیده

یکی از زیرساخت‌های شهری که از اهمیت بالایی برخوردار است، شبکة جمع‌آوری رواناب است. افزایش سطوح نفوذناپذیر، فرسودگی شبکه و تغییر الگوی بارش ناشی از تغییرات اقلیمی موجب افزایش رخداد سیلاب شهری شده و اهمیت بازطراحی شبکه به‌منظور به‌حداقل رساندن آسیب‌پذیری سامانه را بالا برده است. در این پژوهش شبکة جمع‌آوری رواناب منطقة 10 شهرداری تهران مورد بازطراحی بهینه قرار گرفت. در همین راستا، شبکة جمع‌آوری در دو مرحله توسط مدل SWMM شبیه‌سازی شد. از الگوریتم ژنتیک نیز به‌عنوان ابزاری جهت بهینه کردن بازطراحی استفاده شده است. در بخش شبیه‌سازی، نخست شبکة جمع‌آوری در وضع موجود با استفاده از اطلاعات تاریخی بارش ایستگاه سینوپتیک مهرآباد طی دوره‌های بازگشت دو، پنج و 10 سال شبیه‌سازی شد و در مرحلة دوم مدل‌سازی شبکة جمع‌آوری در شرایط آتی با استفاده از اطلاعات بارشی مدل‌های اقلیمی گزارش ششم تغییر اقلیم صورت گرفت. از میان پیش‌بینی مدل‌های اقلیمی، بیش‌ترین تغییرات افزایشی بارش حدی به‌عنوان سناریوی بدبینانه انتخاب و بازطراحی سامانه برای کاهش آسیب‌پذیری تحت این سناریو انجام گرفت. سه پارامتر هزینه، شاخص اطمینان‌پذیری و شاخص آسیب‌پذیری به‌عنوان اهداف بهینه‌سازی با وزن‌دهی مشخص در قالب یک تابع معرفی شد. سپس با مرتبط ساختن مدل شبیه‌ساز با بهینه‌ساز توسط نرم‌افزار متلب بازطراحی بهینه انجام شد. نتایج شبیه‌سازی شبکه در وضع موجود نشان داد که با افزایش دورة بازگشت از دو تا 10 سال، حجم رواناب خروجی از 9/45 تا 7/59 هزار مترمکعب افزایش یافت که موجب افزایش آسیب‌پذیری از 4/10 تا 2/12 درصد و کاهش اطمینان‌پذیری از 5/97 تا 8/95 درصد شده است. در شبیه‌سازی شبکه در شرایط آتی نیز شاخص آسیب‌پذیری در دوره‌های بازگشت پنج و 10 سال، 7/12 و 9/13 درصد و شاخص اطمینان‌پذیری نیز 3/95 و 3/94 به‌دست آمد. نتایج بهینه‌سازی نشان داد که در تکرار 168، الگوریتم به پاسخ نهایی خود به مقدار 3/0 رسیده و این پاسخ تا تکرار 300 ثابت باقی‌مانده است. هم‌چنین، بازطراحی بهینه موجب کاهش آسیب‌پذیری شبکه تا 6/7 درصد و افزایش اطمینان‌پذیری تا 1/98 درصد شد. این پژوهش نشان داد که بازطراحی بهینه می‌تواند علاوه‌بر رفع مشکلات شبکه در وضع موجود، توانایی سامانه را نیز در برابر تهدیدات تغییر اقلیم آینده بالا برد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

مدل سازی و مدیریت آب و خاک
دوره 4، شماره 1
فروردین 1403
صفحه 85-101

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 06 بهمن 1401
  • تاریخ بازنگری: 20 بهمن 1401
  • تاریخ پذیرش: 20 بهمن 1401

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار