تصميم گيري چند معياره فازي به منظور مديريت منابع آب سطحي در سد مخزني بوستان- استان گلستان

Fuzzy multicriteria decision making for surface water resources management in Bustan Dam-Golestan Province

چكيده 1 كمبود منابع آب و نيز تغييرات كمي و كيفي آنها، تجديد نظر درباره ارايه برنامه ها و تصميم گيري هاي تخصيص اين منابع در مديريت يك پارچه آبخيز را ضروري نموده به اين منظور نتايج مختلف تخصيص هاي متفاوت منابع آب سد بوستان استان گلستان مورد پژوهش قرار گرفته است. توجه به امنيت آبي ساكنين پايين دست سد و در عين حال كاهش خطر وقوع سيل در اراضي پايين دست از جمله اركان مديريت بهره برداري از سد محسوب م يشود. كنترل و تنظيم سطح آب در مخزن سد، به طوري كه بتوان آب كافي براي تامين نياز آبي به خصوص در ماه هاي كم آب ذخيره نمود و در عين حال حجم خالي لازم به منظور كنترل سيلاب ها را فراهم آورد و همچنين نيازهاي اكولوژيكي پايين دست را تامين كرد، از اهداف اين پژوهش بوده است. در اين پژوهش با بررسي داد ههاي دبي جريان ثبت شده، مشاهده گرديد كه 4 ماه سيلابي در منطقه مورد مطالعه وجود دارد. اين 4 ماه شامل ارديبهشت، خرداد، مرداد و شهريور مي باشند. براي كاهش معضلات تخصيص منابع آب بين كاربران در اثر ديدگا هها و اهداف مديريتي مختلف بهره برداران منابع آب، 16 سناريوي مديريتي خاص تدوين شد. مقادير دبي ماهانه ايستگاه هيدرومتري تمر در سال آبي به كمك مدل سري زماني منابع آب سطحي با توجه به مقادير پي شيابي شده به صورت ماهانه مورد ارزيابي قرار گرفت. 5 معيار جهت ارزيابي اثرات اجراي سناريوها تعيين شد. اين 5 معيار عبارتند از ( 1) ميزان حجم خالي مخزن در ما ههاي سيلابي، ( 2) ميزان آب ذخيره شده در پايان يك سال آبي، ( 3) خطر احتمال طغيان در پاياب سد، ( 4) ميزان دبي سيل خروجي از مخزن و ( 5) خطر شكست سد در هنگام وقوع سيل به منظور موازنه نتايج ب هدست آمده از اجراي سناريوهاي تدوين شده، و نيز تعيين سناريو يا سناريوهاي برتر فن تصميم گيري چند معياره فازي به كار گرفته شد. به اين منظور، پس از محاسبه مقدار معيارها در كليه سناريوها و وزن دهي گرديدند. سپس، 16 سناريوي FAHP فازي سازي آنها، معيارهاي ياد شده به كمك فرآيند جهت تعيين برترين سناريوها اولويت بندي شدند. با توجه TOPSIS تدوين شده با استفاده از روش به نتايج به دست آمده مشاهده گرديد كه سناريوهاي تدوين شده در 9 اولويت قرار گرفتند و سناريوي 7 اولويت اول را به خود اختصاص داده است. اين سناريو شامل انجام اقدامات كنترل سيل فقط در ماه هاي ارديبهشت و مرداد م يباشد و در ساير ما هها هيچ گونه اقدام كنترل سيل صورت نمي گيرد. اين پژوهش مي تواند در آينده در قالب يك سيستم پشتيبان تصميم گيري براي نيل به مديريت بهر هبرداري بهينه از مخازن، توسعه پيدا كند. SARIMA مدل ،FAHP ، واژه هاي كليدي:ت خصيص بهينه منابع آب، تصمي مگيري چندمعياره فازي و آبخيز سد بوستان

Abstract1 Considering the current trend of ever decreasing water resources and their associated qualitative and quantitative variations, managers are now facing the challenge of offering adaptable planning and allocation decision methods for integrated watershed management. This study focuses on the understanding of the trade-offs among the various outcomes of allocation decisions for Boostan Dam reservoir on the Gorgan-Rud River in Golestan Province of Iran. Control of water level in the reservoir such that enough water is available during dry months to satisfy different needs of the downstream as well as the capability of dam to mitigate floods were considered as the objectives of the study. The recorded flow data suggested that there are four months with high likelihood of flooding events. Sixteen mutually exclusive scenarios were developed to accommodate different and competing water demands of water users in the area. The monthly river flow discharge for one Iranian water-year started from October 2007 was forecasted by a Seasonal Auto Regressive Integrating Moving Average (SARIMA) model. The water allocation analysis was conducted on the basis of the forecasted monthly flow data. To quantify the effects of implementing the scenarios, five indices were selected and quantified. The indices included water storage capacity during flood-prone months, stored water volume at the end of the water-year, the likelihood of overflowing, outflow discharge simulated by a flood routing technique and the risk of dam collapse because of floods. The fuzzy multi-criteria decision making technique was used to trade-off the outcomes and therefore to identify the best allocation scenario. To weight the indices, the process of expert knowledge elicitation was completed using AHP (Analytical Hierarchy Process) technique. The TOPSIS (Technique Ordered Preference by Similarity to the Ideal Solution) model was used to identify the best scenario among the 16 allocation scenarios. The results showed that the scenarios could be categorised in nine different groups among them scenario 7 has been identified as the best allocation scenario followed by scenario1. Scenario 07 was characterized by emphasis on flood control objective for the flood-prone months (May and August) as well as water supply to meet the water demands of the downstream. The integrating approach implemented in this study is capable of assisting the decision makers and dam operators to understand and investigate the possible allocation scenarios, and to recognize the likely outcomes and the trade-offs among them. Thus, the approach supports the decision makers to achieve their objectives capturing different criteria associated with the allocation problems. Keywords: Optimized water allocation, Fuzzy multi-criteria decision making, FAHP, SARIMA model, Boostan Dam