سایت بهداشت محیط ایران

سایت بهداشت محیط ایران

بهداشت محیط،آب وفاضلاب، مواد زائد ، بهداشت مواد غذایی،استخدامی بهداشت محیط
سایت بهداشت محیط ایران

سایت بهداشت محیط ایران

بهداشت محیط،آب وفاضلاب، مواد زائد ، بهداشت مواد غذایی،استخدامی بهداشت محیط

بهینه سازی سامانه های منابع آب

همیشه انسان به دنبال دستیابی به بهترین گزینه و مسیر بوده و هست. مفهوم بهینه سازی از همین عبارت بسیار کوتاه نشات می گیرد. اینکه ما به دنبال بهینه ترین مسیر یا مناسب ترین گزینه در موضوعات مختلف زندگی هستیم. هدف از بهینه‌سازی یافتن بهترین جواب قابل قبول، با توجه به محدودیت‌ها و نیازهای مسأله است. بگذارید کمی ساده تر بگویم. به عنوان مثال، هدف یک کشاورز افزایش سود اقتصادی حاصل از فروش محصولات (تابع هدف) با توجه به محدودیت هایی همچون سطح زیرکشت، مقدار منابع آب، تعداد نیروی انسانی، هزینه های داشت کاشت برداشت و … (محدودیت) می باشد. اینکه ما بتوانیم با توجه به محدودیت های موجود، فروش محصولات را حداکثر کنیم، یعنی به سمت بهینه کردن تابع هدفمان پیش می رویم. همین مسئله را در حوزه مدیریت منابع آب گسترش دهید.
بهینه سازی سامانه های منابع آب از جمله راه کارهای کاربردی در ارتقای وضعیت منابع آب موجود می باشد. اینکه بتوانیم با حداقل سازی منابع آب (تابع هدف) به افزایش سود قابل توجه در بخش کشاورزی برسیم، یعنی بهینه سازی کردیم (مفهوم ساده از بهینه سازی). در این نوشته می خواهیم بیشتر به مفاهیم اولیه بهینه سازی سامانه های منابع آب بپردازیم. قصدمان بر این است که در این سلسله درس ها، در ادامه به معرفی روش های بهینه سازی، چگونگی حل آنها با مثال های آبی و همچنین به تحلیل روش های نوین بهینه سازی بپردازیم. پس با ما تا اخر همراه باشید.

بهینه سازی سامانه های منابع آب چه زمانی مطرح می شود؟

بهینه سازی سامانه های منابع آب

به طور کلی بهینه سازی زمانی مطرح می شود که از بین منابع موجود (که می تواند مواردی مانند آب، زمین، منابع مالی، نیروی کار و … باشند) یک و یا تعدادی از آنها عامل محدود کننده توسعه باشند. واضح است که در صورت وجود فراوانی از نظر تمام منابع مود نیاز برای توسعه، اهمیت استفاده بهینه از منابع چندان مطرح نمی شود. بنابراین بهینه سازی اغلب زمانی مطرح می شود که با استفاده از یک یا چند منبع به طور آزادانه و بی دغدغه ممکن نباشد و یا انجام برداشت از یک مقدار خاص سبب بروز آسیب های جدی بر سامانه آبی و یا کاهش بازده اقتصادی طرح گردد. در کشور ما ایران، آب یک منبع محدود کننده توسعه، در برخی منطقه ها است. در بیشتر منطقه های ایران کمبود آب یک مشکل جدی بوده و استفاده بهینه از منابع آب مسئله مطرح ملی است. بنابراین استفاده از روش های بهینه سازی، راه کاری برای مدیریت بهتر منابع آب می باشد.

امّا یک مسئله بهینه سازی چگونه است؟

مسئله بهینه ­سازی زیر را در نظر بگیرید:
می­خواهیم به یک شرکت مهندس مشاور جهت احداث و یا عدم احداث سد مشاوره دهیم. این شرکت مهندس مشاور بر روی ۱۰۰ رودخانه پروژه گرفته است. می­خواهد بداند که بر روی کدام رودخانه­ ها سد ساخته شود و یا نشود به شرطی که حداکثر سود اقتصادی، حداکثر ذخیره آب و … (چند تابع هدف) داشته باشد. وقتی همه این موارد را در نظر بگیریم یک مسئله بهینه­ سازی تعریف کردیم.

اما ما با چند انتخاب مواجه هستیم؟ به عبارت دیگر تعداد حالات انتخاب در این مسئله بهینه ­سازی این است که تصمیم بگیریم که بر روی کدام رودخانه سد احداث شود و یا نشود. اگر ما ۱۰۰ تا رودخانه داشته باشیم، با ۱۰۰ تا گزینه تصمیم گیری مواجه هستیم. که به اینها متغییرهای تصمیم می­ گویند.

اما جواب های این مسئله بهینه سازی به چه معنا است؟ یعنی نتیجه ­ای که بعد از اون تصمیم ­ها بدست می­ آید مثلاً مقدار حداکثر سود اقتصادی و یا مقدار حداکثر ذخیره آب و … که به اینها جواب­ های تابع هدف گویند. که اگر یک تابع هدف داشته باشیم، مسئله ما تک هدفه و اگر چند هدف داشته باشیم، چند هدفه خواهد بود.

مثال دیگری را در نظر بگیرید:
فرض کنید که مسئله طراحی قطر لوله های یک شبکه توزیع آب شهری مدنظر است. در این مثال یافتن مناسب ترین مقدارها برای قطر لوله های شبکه است به طوری که علاوه بر رعایت شدن محدودیت های هیدرولیکی، هزینه اجرای شبکه نیز کمینه شود. اگر شبکه ای را در نظر بگیریم که تنها دارای ۲۰ لوله بوده و ۱۰ قطر تجاری نیز برای آن در بازار موجود باشد، ۱۰۲۰ حالت یا انتخاب متفاوت برای طراحی این شبکه ممکن است.

سوال اینجاست که اگر این مسئله بهینه سازی را با سعی و خطا حل شود، چاره ای به غیر از جستجو در بین ۱۰۲۰ حالت طراحی مختلف وجود ندارد. در هر گام از این جستجو، علاوه بر محاسبه هزینه لوله های به کار رفته در ساخت شبکه، بررسی رعایت شدن محدودیت های هیدرولیکی شبکه نیز مورد نیاز است. بنابراین در صورتی که برای هر جستجو تنها یک ثانیه زمان انجام محاسبه ها در نظر گرفته شود، ارزیابی کلی حالت های ممکن و کسب اطمینان از یافتن پاسخ بهینه ممکن برای این مسئله بهینه سازی، چیزی در حدود چندین قرن زمان نیاز دارد













جهت اطلاع از مطالب به روز سایت به کانالهای ما در شبکه های اجتماعی بپیوندید.



   

(جهت دسترسی به مطالب به روز به سمت چپ سایت بخش آخرین مطالب مراجعه کنید)