مقایسه دو رویکرد معکوس شبیه سازی-بهینه سازی و مدل جایگزین انتقال در شناسایی مشخصات منبع آلاینده سیستم های یکپارچه آبخوان-رودخانه

یکی از مهم ترین اقدامات در مدیریت کیفی منابع آب زیرزمینی و سطحی، شناسایی منابع آلوده کننده احتمالی و پایش مستمر آن-هاست. ازآنجایی که نحوه ارتباط کمی و کیفی یک سیستم یکپارچه آبخوان-رودخانه و الگوی زمانی آلودگی رهاشده در منشا به سادگی قابل تشخیص نیست، نیاز به استفاده از روش های موثر شناسایی به صورت معکوس وجود دارد. در پژوهش حاضر، از رویکرد شبیه سازی-بهینه سازی برای حل معکوس معادله انتقال آلودگی در یک سیستم یکپارچه به منظور شناسایی مشخصات منبع آلاینده رهاشده در آبخوان تا رسیدن به رودخانه مجاور و حرکت در طول مسیر جریان، تنها از روی اطلاعات غلظت-زمان اندازه-گیری شده در ایستگاه کنترل رودخانه برای اولین بار استفاده شده است. به دلیل تکرارهای زیاد الگوریتم بهینه سازی در این رویکرد که منجر به هزینه محاسباتی بسیار بالایی خواهد شد، یک مدل جایگزین شبیه سازی بر اساس تئوری تابع انتقال بکار برده شد. مقایسه مدل ها و ارزیابی مزایا و معایب هرکدام برای دو مثال صورت پذیرفت. در مثال اول یک سیستم آبخوان-رودخانه فرضی و در مثال دوم به منظور لحاظ پیچیدگی بیشتر از ابعاد هندسی رودخانه کارون استفاده شد. نتایج حاکی از سرعت بیشتر مدل جایگزین پیشنهادی در بازیابی مشخصات منبع آلاینده حتی با استفاده از داده های مشاهداتی دارای خطا بوده است. یک بار اجرای مدل های شبیه سازی آلودگی در شرایط استفاده از مدل جایگزین انتقال تنها به ۰/۵۶ درصد زمان اجرای حاصل از یکپارچه سازی این مدل ها نیاز داشت که با توجه به تاثیر مستقیم آن در افزایش قابل توجه سرعت حل معکوس، استفاده از آن در سناریوهای واقعی مدیریتی و محیط زیستی که عموما با محدودیت زمان مواجه است پیشنهاد می شود.

Keywords:

بازیابی تابع شدت منبع آلاینده , مدیریت کیفی منابع آب , مساله معکوس , معادله جابه جایی- پراکندگی