کاربرد رویکرد ورشکستگی در تخصیص بارهای آلاینده نقطه ای و گسترده در رودخانه

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش‌ آموخته کارشناسی ارشد مهندسی و مدیریت منابع آب، گروه منابع آب/ دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط‌زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران.

2 استادیار / گروه مهندسی عمران- مدیریت منابع آب، دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط‌زیست ، دانشگاه شهید بهشتی، تهران.

3 استادیار / گروه مهندسی عمران- مدیریت منابع آب، دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط‌زیست، دانشگاه شهید بهشتی، تهران.

چکیده

تخصیص بهینه بار آلودگی قابل‌ تخلیه به منابع آلاینده در راستای بهبود شرایط کیفی رودخانه از مسائل حائز اهمیت می‌باشد. هدف این مقاله بکارگیری رویکرد ورشکستگی، یکی از زیرمجموعه‌های تئوری بازیها، جهت تخصیص بار آلودگی به منابع آلاینده و رسیدن به مقدار استاندارد اکسیژن محلول پایاب رودخانه زرجوب در گیلان است. بر این اساس در این تحقیق، از ترکیب مدل شبیه‌ساز کیفی QUAL2Kw، الگوریتم بهینه‌سازی ازدحام ذرات و قوانین ورشکستگی استفاده شده است. در واقع در این تحقیق، مقادیر تخلیه آلاینده‌های نقطه‌ای و غیرنقطه‌ای حاشیه رودخانه توسط الگوریتم بهینه‌سازی ازدحام ذرات و با قیدهای ورشکستگی تعیین گردید. نتایج نهایی بدست آمده بیانگر کاربرد موثر رویکرد ورشکستگی در دستیابی به حد مطلوب اکسیژن در پایاب رودخانه می‌باشد. این در حالی است که مقدار بار آلودگی ورودی به رودخانه در اثر بکارگیری این قیود تا حد بالایی کاهش یافته و تخلیه‌کنندگان را ملزم به تصفیه می‌کنند. بر اساس نتایج بدست آمده برخی روشها مطلوب آلاینده‌های عمده و برخی دیگر روشها مطلوب واحدهای آلاینده کوچک می‌باشد ولیکن در تمام آنها استاندارد کیفیت رودخانه رعایت شده است.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Application of bankruptcy method in point and non-point source pollution allocation in the river

نویسندگان [English]

  • Sahar Zare Farjoudi 1
  • Ali Moridi 2
  • Seyed Saeed Mousavi 3
1 M.Sc Graduate of Water Resources Engineering and Management, Department of Civil, Water, and Environmental Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran.
2 Assistant Professor, Department of Civil, Water, and Environmental Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran.
3 Assistant Professor, Department of Civil, Water, and Environmental Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
چکیده [English]

The optimal dischargeable waste load allocation to the pollutants is important for improving the quality of rivers. The purpose of this paper is applying some bankruptcy rules, one of the Game theory methods, to allocate the waste load to pollutants and reach the standard dissolved oxygen in Zarjub River, Gilan. Based on the proposed framework, a combination of QUAL2Kw model, particle swarm optimization algorithm and bankruptcy rules are used in this research. In this paper, particle swarm optimization algorithm has been used to optimize point and non-point sources discharged contaminants of river adjacent in QUAL2Kw under bankruptcy rules. The conclusion indicates the efficient application of the bankruptcy approach on reaching the optimal level of oxygen at downstream. According to the research results, CEA and TAL methods discharge less waste load to the river. Also, based on the results some methods are appropriate for high pollutant industries and some methods are acceptable for low pollution industries.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Waste Load Allocation
  • Particle Swarm Optimization
  • QUAL2Kw
  • Water River Quality Management
Banihabib M E, Najafi Marghmaleki S (2018) Assessment of game and bankruptcy theories to supply environmental water of Hawizeh Wetland. Iran-Water Resources Research 14(2):12-22
Bizhani-Manzar M, Mahjouri N (2014) Waste load allocation in Zarjub River: Application of borda scoring social choice and Nash bargaining methods. Iran-Water Resources Research 9(3):59-74
Chapra SC, Pelletier GJ, Tao H (2003) QUAL2K: A modeling framework for simulating river and stream water quality: Documentation and users manual. Civil and Environmental Engineering Dept., Tufts University, Medford, MA.
Clerc M (2006) Particle swarm optimization. ISTE, London
Herrero C, Villar A (2001) The three musketeers: four classical solutions to bankruptcy problems. Mathematical Social Sciences 42(3):307-28
Hosseinzadeh H, Afshar A, Sharifi F (2010) Multiobjective waste load allocation using multicolony ant algorithm. Iran-Water Resources Research 6(1):1-13
IWPC (Iran's Water and Power Resources Development Company) (2013) Technical Report. (In Persian)
Kampas A, White B (2003) Selecting permit allocation rules for agricultural pollution control: a bargaining solution. Ecological Economics 47(2-3):135-47
Kannel PR, Lee S, Lee YS, Kanel SR, Pelletier GJ (2007) Application of automated QUAL2Kw for water quality modeling and management in the Bagmati River, Nepal. Ecological Modelling 202(3-4):503-17
Liebman JC, Lynn WR (1966) The optimal allocation of stream dissolved oxygen. Water Resources Research 2(3):581-91
Liu D, Guo S, Shao Q, Jiang Y, Chen X (2014) Optimal allocation of water quantity and waste load in the Northwest Pearl River Delta, China. Stochastic Environmental Research and Risk Assessment 28(6):1525-42
Madani K, Sheikhmohammady M, Mokhtari S, Moradi M, Xanthopoulos P (2014) Social planner’s solution for the Caspian Sea conflict. Group Decision and Negotiation 23(3):579-96
Mahjouri N (2015) Waste load allocation in rivers: A state of the art review and prospects for future studies. Iran-Water Resources Research 2:117-134
Mahjouri N, Abbasi MR (2015) Waste load allocation in rivers under uncertainty: application of social choice procedures. Environmental Monitoring and Assessment 187(2):5
Mehrparvar M, Ahmadi A (2015) River water allocation with bankruptcy methods, Case study: (Zaiandehrood River), The 8th National Congress on civil engineering, Babol Industrial University (In Persian)
Mianabadi H, Mostert E, Zarghami M, Van de Giesen N (2014) A new bankruptcy method for conflict resolution in water resources allocation. Journal of Environmental Management 144:152-9
Moreno-Ternero JD, Villar A (2006) The TAL-family of rules for bankruptcy problems. Social Choice and Welfare 27(2):231-49
Mostafavi SA, Afshar A (2011) Waste load allocation using non-dominated archiving multi-colony ant algorithm. Procedia Computer Science 3:64-9
Mujumdar PP, Sasikumar K (2002) A fuzzy risk approach for seasonal water quality management of a river system. Water Resources Research 38(1)
Niksokhan MH, Kerachian R, Amin P (2009) A stochastic conflict resolution model for trading pollutant discharge permits in river systems. Environmental Monitoring and Assessment 154(1-4):219
Pour MS, Afshar A, Haddad OB (2005) Simulation-optimization model for fuzzy waste load allocation. InProceedings of the 6th WSEAS international conference on Evolutionary computing (pp. 384-391), World Scientific and Engineering Academy and Society (WSEAS)