توسعه مدل عامل‌بنيان جهت تخصيص بهينه‌ آب از مخزن سد مطالعه موردي: سد شهيد رجايي

Agent Based Model Development for Optimal Water Allocation from Dam Reservoir Case Study: Shahid Rajaee Dam

با وجود پيشرفت ابزارهاي فني براي تجزيه و تحليل سيستم هاي پيچيده، مهم ترين مسيله در حل مشكلات منابع آب بر تعامل سيستم هاي انساني و طبيعي تمركز دارد. مدل سازي عامل بنيان در سال هاي اخير به عنوان ابزاري موثر براي توسعه مدل هاي يكپارچه انساني و زيست محيطي مورد استفاده قرار گرفته است. يكي از اصلي ترين چالش هاي كاربرد مدل هاي عامل بنيان در مديريت منابع آب، شناسايي و توصيف عامل هاي اصلي مي باشد. در اين پژوهش، يك مدل عامل بنيان براي تخصيص بهينه آب از مخزن سد به نيازهاي پايين دست توسعه داده شده است. مدل ارايه شده شامل شبيه سازي مخزن با استفاده از سياست بهره برداري استاندارد، بهينه سازي تخصيص آب با استفاده از الگوريتم ژنتيك و شبيه سازي رفتاري عامل ها با استفاده از مدل عامل بنيان مي باشد. مدل شبيه سازي رفتاري، تعامل ذي نفعان را شبيه سازي كرده و واكنش آن ها به تصميمات تخصيص آب را نشان مي دهد. براي توسعه مدل، عامل هاي اصلي در حوزه آبريز تجن اعم از شرب، صنعت، كشاورزي، محيط زيست و بخش سياست گذار، شناسايي شدند. مدل ارايه شده روشي جديد براي شبيه سازي تعاملات ذي نفعان و ايجاد يك رابطه هيدرولوژيكي-زيست محيطي-انساني به منظور مديريت تقاضا و تخصيص بهينه ي آب به نيازها مي باشد. نتايج به دست آمده نشان داد كه مدل ارايه شده توانايي بالايي در افزايش مطلوبيت عامل ها و سود كل از طريق تحليل بازخورد عامل ها دارد به طوري كه مطلوبيت عامل هاي كشاورزي از 19 درصد تا 47 درصد و سود كل به ميزان 21/4 درصد افزايش يافته است.

Despite the development of technical tools for the analysis of complex systems, the most important issue in resolving water resource problems focuses on the interaction of human and natural systems. Agent based modeling (ABM) has been used in recent years as an effective tool for the development of integrated human and environmental models. One of the main challenges of ABM application in water resources management is to identify and characterize key agents. In this study, an ABM has been developed for optimal water allocation from dam reservoir to downstream needs. The proposed model includes reservoir simulation using Standard Operating Policy, optimization of water allocation using Genetic Algorithm, and behavioral simulation of agents using ABM. The behavioral simulation model simulated stakeholders interactions and their reactions to water allocation decisions. To develop this model, key agents including drinking, industry, agriculture, environment and policy sector were identified in the Tajan basin. The proposed model is a new method for simulation of stakeholder interactions and establishing a hydrological-environmental-human relationship to manage demand and to optimize water allocation to water needs. The obtained results showed that the proposed model has a high potential for increasing agent utility and total profit through agents feedback analysis, so that agricultural agent utility increased from 19% to 47% and the total profit increased up to 21.4%.