بهره‌برداري بهينه از آبخوان‌هاي ساحلي براي مقابله با تهاجم آب شور دريا با استفاده از الگوريتم ژنتيك

Optimal extraction of coastal aquifers against seawater intrusion using Genetic Algorithm

براي مقابله با پديده تهاجم آب شور دريا به آبخوان‌هاي ساحلي و مديريت آن‌ها، بهينه‌سازي عمليات پمپاژ به عنوان يك راهكار در اين تحقيق به كار گرفته شده است. منظور از بهينه‌سازي پمپاژ، برنامه‌ريزي عمليات پمپاژ به گونه‌اي است كه حداكثر دبي آب شيرين از چاه‌هاي برداشت حاصل شود بدون آن كه شوري آب از غلظت مجاز فراتر رود يا افت سطح آب درون چاه بيش از حد افزايش يابد. به اين منظور مدل شبيه‌سازي جريان آب و انتقال شوري به همراه الگوريتم ژنتيك براي ايجاد مدل بهينه‌سازي استفاده شوند. مدل شبيه‌سازي مورد استفاده كه در اين تحقيق به كار رفته است، بر اساس حل معادلات ديفرانسيل حاكم بر جريان وابسته به چگالي و انتقال نمك به روش اجزا محدود بنا نهاده شده است. مدل بهينه‌ساز بر روي يك آبخوان ساحلي شامل چهار چاه پمپاژ، آزمايش شد و بر اساس نتايج بهينه‌سازي ميزان پمپاژ از هر چاه با تركيب‌هاي مختلفي از قيود شوري و بارهيدروليكي مشخص شد. نتايج حاصل حاكي از سخت‌گيرانه‌تر بودن قيد بار هيدروليكي به نسبت قيد شوري در ميزان پمپاژ است و نشان مي‌دهد كه امكان استفاده از اين مدل براي سناريوهاي مديريتي متفاوت از آنچه كه در اين تحقيق ارايه شد، براي مديريت بهينه و بهره‌وري حداكثر از آب‌هاي زيرزميني وجود دارد.

In this study an optimization technique was used to determine pumping rate and prevent seawater intrusion into coastal aquifers. The concept of optimization of the pumping rate is a suitable programming of groundwater extraction so that the wellʹs pumped freshwater is maximized without any undesirable increase in salt concentration of the pumped water. Additionally, wellʹs drawdown does not exceed from allowable level. To this aim, simulation model and genetic algorithm tool were integrated in an optimization model. The simulation model was based on the solution of the governing differential equations of the density-dependent flow and solution transport. The optimization model was verified based on various combinations of salinity and drawdown constraints applied in a coastal aquifer including four pumping wells. The results showed that drawdown as a constraint exert is a more effective limitation rather than salinity. These solutions indicate the feasibility of simulating various management scenarios under complex processes in coastal aquifers for the optimal and sustainable use of groundwater.