بهینه سازی طراحی کانال های جمع آوری رواناب شهری برای کاهش آسیب پذیری و افزایش اطمینان پذیری در برابر تغییرات اقلیمی

یکی از زیرساخت های شهری که از اهمیت بالایی برخوردار است، شبکه جمع آوری رواناب می باشد. افزایش سطوح نفوذناپذیر، فرسودگی شبکه و تغییر الگوی بارش ناشی از تغییرات اقلیمی موجب افزایش رخداد سیلاب شهری شده و اهمیت بازطراحی شبکه به منظور به حداقل رساندن آسیب پذیری سامانه را بالا برده است. در این پژوهش شبکه جمع آوری رواناب منطقه ۱۰ شهرداری تهران مورد بازطراحی بهینه قرار گرفت. در همین راستا شبکه جمع آوری در دو مرحله توسط مدل SWMM شبیه سازی شد. از الگوریتم ژنتیک نیز به عنوان ابزاری جهت بهینه کردن بازطراحی استفاده شده است. در بخش شبیه سازی، نخست شبکه جمع آوری در وضع موجود با استفاده از اطلاعات تاریخی بارش ایستگاه سینوپتیک مهرآباد طی دوره های بازگشت ۲، ۵ و ۱۰ سال شبیه سازی شد و در مرحله دوم مدل سازی شبکه جمع آوری در شرایط آتی با استفاده از اطلاعات بارشی مدل های اقلیمی گزارش ششم تغییر اقلیم صورت گرفت. از میان پیش بینی مدل های اقلیمی، بیشترین تغییرات افزایشی بارش حدی به عنوان سناریو بدبینانه انتخاب و بازطراحی سامانه برای کاهش آسیب پذیری تحت این سناریو انجام گرفت. سه پارامتر هزینه، شاخص اطمینان پذیری و شاخص آسیب پذیری به عنوان اهداف بهینه سازی با وزن دهی مشخص در قالب یک تابع معرفی شد. سپس با مرتبط ساختن مدل شبیه ساز با بهینه ساز توسط نرم افزار متلب بازطراحی بهینه انجام شد. نتایج شبیه سازی شبکه در وضع موجود نشان داد که با افزایش دوره بازگشت از ۲ تا ۱۰ سال، حجم رواناب خروجی از ۴۵٫۹ تا ۵۹٫۷ هزار مترمکعب افزایش یافت که موجب افزایش آسیب پذیری از ۱۰٫۴ تا ۱۲٫۲ درصد و کاهش اطمینان پذیری از ۹۷٫۵ تا ۹۵٫۸ درصد شده است. در شبیه سازی شبکه در شرایط آتی نیز شاخص آسیب پذیری در دوره های بازگشت ۵ و ۱۰ سال، ۱۲٫۷ و ۱۳٫۹ درصد و شاخص اطمینان پذیری نیز ۹۵٫۳ و ۹۴٫۳ به دست آمد. نتایج بهینه سازی نشان داد که در تکرار ۱۶۸ ام، الگوریتم به پاسخ نهایی خود به مقدار ۰٫۳ رسیده و این پاسخ تا تکرار ۳۰۰ ثابت باقی مانده است. هم چنین بازطراحی بهینه موجب کاهش آسیب پذیری شبکه تا ۷٫۶ درصد و افزایش اطمینان پذیری تا ۹۸٫۱ درصد شد. این پژوهش نشان داد که بازطراحی بهینه می تواند علاوه بر رفع مشکلات شبکه در وضع موجود، توانایی سامانه را نیز در برابر تهدیدات تغییر اقلیم آینده بالا برد.

کلیدواژه ها:

الگوریتم ژنتیک ، بازطراحی ، بهینه سازی ، رواناب شهری ، شاخص آسیب پذیری ، شاخص اطمینان پذیری