تصمیم گیری زمان واقعی مبتنی بر ریسک تخصیص منابع آب در شرایط خشکسالی
چکیده
بخش کشاورزی آسیب پذیرترین بخش در شرایط خشکسالی بوده و برنامه ریزی و مدیریت کارآمد آب بهترین استراتژی برای کاهش فشارهای خشکسالی بر این بخش است. در این شرایط یکی از این رویکردهای عملیاتی، استفاده از مدل های زمان واقعی برای کمک به مدیران بخش آب در تصمیم گیری در زمینه هایی مانند کم آبیاری یا کاهش سطح زیر کشت با استفاده از اطلاعات به هنگام می باشد. در این راستا ارائه روش شناسی مناسب در توسعه سیستم های بهره برداری زمان-واقعی و به عبارتی سیستم های پشتیبانی تصمیم گیری یا تصمیم یار (dss) با این قابلیت از اهمیت بالایی برخوردار هستند. اما با توجه به طیف گسترده مطالعات در زمینه تخصیص منابع آب در بخش کشاورزی، هنوز سیستم های طراحی شده در این زمینه، دارای کارایی مناسبی نمی باشند. علت این امر را می توان در مسایلی مانند پیچیدگی فرایند اتخاذ تصمیم، طبیعت غیر قطعی متغیرهای تصمیم از جمله منابع (پیش بینی ها) و مصارف، عدم انتخاب و کارایی مناسب توابع هدف، عدم به هنگام سازی و دخالت تصمیمات اتخاذ شده قبلی در فرایند تصمیم گیری جستجو کرد. از طرفی دیدگاه بهره وری بهینه از منابع آبی و لزوم نگرش مدیریت یکپارچه منابع آب، نگاه جامع تخصیص را از سد تا گیاه طلب می نماید. پرداختن به موارد فوق موضوع این تحقیق است که در آن تلاش شده است تا با رویکردی نوآورانه به موضوعات مورد اشاره بپردازد. همچنین برای ارائه روش شناسی و ارزیابی آن سیستم آبی زاینده رود در استان اصفهان به عنوان منطقه مطالعاتی استفاده شده است. بدین منظور در تحقیق حاضر یک الگوریتم تصمیم گیری مبتنی بر ریسک کارا به منظور بکار گیری در dss های تخصیص منابع آب پیشنهاد می گردد که دارای از دو جزء اصلی شامل: مدل زمان واقعی تخصیص و مدل مبتنی بر ریسک تخصیص منابع آب تشکیل شده است. هسته اصلی محاسبات در هر دو جزء مدل یک مدل بهینه سازی سه لایه با هدف حداکثر کردن درآمد و حداقل کردن خسارات خشکسالی می باشد که بر پایه شبیه سازی تابع عملکرد گیاهان، تابع سود شبکه های آبیاری و تابع سود سیستم استوار است. مدل زمان واقعی تخصیص منابع آب از دو جزء اصلی شامل: الف) مولفه پویای پیش بینی دبی ورودی به مخزن و ب) مولفه بهینه سازی پویای تخصیص منابع آب تشکیل شده است که از جمله قابلیت های کلیدی آن به هنگام سازی اطلاعات در هر مرحله از تصمیم و همچنین لحاظ تصمیمات اتخاذ شده قبلی در فرایند تصمیم گیری می باشد. نتایج نشان داد که سیستم مدل سازی زمان واقعی به خوبی توانست محاسبات لازم را برای تخصیص و توزیع آب بین شبکه ها، محصولات کشاورزی و برنامه ریزی آبیاری پوشش دهد و تا 30 درصد درآمد شبکه ها را نسبت به روش سنتی تخصیص آب در شرایط خشکسالی افزایش دهد. به منظور افزایش کارائی مدل در بخش شبیه سازی عملکرد نیز از روش جدید ارائه توسط فائو استفاده گردید و با اصلاح آن، واکنش سیستم به تنش های آبی و شوری در محاسبات تخصیص منابع آب مد نظر قرار گرفت. دخالت عدم قطعیت ها در تصمیم گیری با استفاده از مفهوم ارزش در معرض ریسک شرطی (cvar) انجام شد. بر این اساس مقادیر بهینه تخصیص آب را در شبکه های آبیاری، محصولات و مراحل رشد آن ها با توجه به حداقل ریسک و با توجه به عدم قطعیت ناشی از پیش بینی جریان برآورد گردید. نتایج نشان داد که بهره گیری از مفهوم احتمالاتی cvar در مدل تخصیص منابع آب، می تواند علاوه بر توصیف نحوه تغییرات ریسک پذیری سیستم در افق زمانی مورد نظر، میزان تخصیص بهینه آب را به گونه ای تعیین کند که خسارت وارده و ریسک ناشی از تصمیم گیری نادرست به واسطه شرایط غیر قطعی هیدرولوژیکی، حداقل گردد و در عین حال به نحو مطلوبی یک فضای احتمالاتی تصمیم را به منظور اتخاذ تصمیمات واقع بینانه در اختیار کاربر قرار دهد.