بهینه‌سازی پارامترهای طراحی زهکش زیرزمینی باهدف کاهش خسارات محیط زیستی

زمینه و هدف: قطر، عمق کارگذاری و فواصل لوله‌های زهکش سه متغیر اساسی در طراحی شبکه‌های زهکش زیرزمینی می‌باشند. پساب خروجی از شبکه‌های زهکشی می‌تواند اثرات مخرب زیادی بر محیط‌زیست بر جای بگذارد. انتخاب مناسب متغیرهای طراحی فوق می‌تواند به کاهش خسارت محیطزیستی کمک نماید. هدف از این مقاله، ارایه مدلی به‌منظور انتخاب بهینه پارامترهای طراحی سیستم زهکشی زیرزمینی با هدف کاهش خسارات محیطزیستی ناشی از تخلیه پساب به محیط‌زیست است، به نحوی پس از تخلیه زهاب، غلظت شوری رودخانه از حد مجاز قابل‌قبول بیش‌تر نشود. روش بررسی: به این منظور بیشینه نمودن اختلاف شوری زهاب خروجی و حد مجاز غلظت قابل تخلیه به رودخانه به‌عنوان تابع هدف مدل در نظر گرفته شد. مدل بهینه‌سازی الگوریتم ژنتیک ([1]ga) که یکی از انواع الگوریتم‌های تکاملی است مورداستفاده قرار گرفت، همچنین به منظور شبیه‌سازی انتقال شوری از مدل هوخهات استفاده شد. در مدل هوخهات انتقال آب به زهکش در دو بخش بالا و پایین سطح زهکش به‌صورت مجزا و با شوری‌های متفاوت مدل می‌شود. به‌ منظور ارزیابی مدل پیشنهادی، یکی از واحدهای شرکت کشت و صنعت سلمان فارسی به‌عنوان مطالعه موردی انتخاب شد. برنامه‌نویسی روابط مورد استفاده در این تحقیق شامل تابع شبیه‌سازی انتقال شوری هوخهات و همچنین الگوریتم بهینه‌سازی ga در محیط نرم‌افزار matlab کد نویسی شده است. یافته‌ها: نتایج نشان می‌دهد عمق کارگذاری لوله‌های زهکش عموماً بر حداقل عمق مجاز نصب منطبق هستند، به‌عبارت‌دیگر ازآن‌جاکه تابع هدف مدل دست‌یابی به حداقل خسارات محیطزیستی است، حداقل عمق نصب به‌عنوان عمق بهینه انتخاب شده است. پارامترهای عمق، قطر و فاصله بهینه به‌دست‌آمده در این مطالعه به ترتیب 3/1، 1/0 و 3/34 متر محاسبه شده است. همچنین نتایج بررسی حساسیت مدل پیشنهادی به تغییر دو فرض اولیه اجرای مدل، حداقل عمق مجاز نصب و عمق تثبیت سطح ایستابی نشان می‌دهد با افزایش حداقل عمق مجاز نصب فاصله زهکش‌ها افزایش یافته و کاهش عمق تثبیت سطح ایستابی باعث افزایش فواصل زهکش‌ها و افزایش غلظت زهاب تخلیه‌شده به محیط‌زیست می‌شود. بحث و نتیجه‌گیری: در این تحقیق و با استفاده از اطلاعات مطالعه موردی شرکت کشت و صنعت سلمان فارسی، به منظور کاهش خسارت محیطزیستی ناشی از اجرای طرح‌های زهکشی، زهکش‌ها در حداقل عمق مجاز نصب قرار داده شوند.  

Optimization of Drainage Design Parameters with the Aim of Reducing Environmental Damage in SteadyState C onditions

Background and Objective: Diameter, insertion depth and spacing of drainage pipes are three crucial variables in the design of underground drainage network. Effluents have a great potential to leave lots of damage on the environment. The proper selection of design variables can lead to reducing the environmental damage. The purpose of this paper is to provide a model for selecting optimal design parameters for underground drainage systems to reduce environmental damage, in a way that after the discharge of drainage to the river, river salinity concentration does not exceed the acceptable limit. Method: For this purpose, maximization of difference between drainage water salinity and acceptable limit was considered as the objective function. Genetic Algorithm (GA), kind of evolutionary algorithm, has been used to simulate the transmission and the salt Hooghoudt model was used also. In Hooghoudt model water transition to drainage is modeled in two upper and lower individual part. In order to evaluate the proposed model, an agroindustrial unit Salman Farsi was chosen as case study. Matlab software was employed to program the formula and algorithm which has been used in this research, including Hooghoudt salinity transfer simulation function and GA algorithm optimization. Findings: Results show that the pipe depth is complying with minimum allowable depth. In other words, since the objective function of the model is to achieve minimal environmental damage, the minimum depth of installation is generally chosen. Optimum diameter, insertion depth and spacing have been obtained 1.3, 0.1 and 34.3 respectively. The results of the sensitivity of the model to change of the two basic assumptions, minimum allowable depth and stabilize the water table depth stabilizing, shows by increasing the allowable minimum depth of installation, drainage spacing increases and reducing the depth of the water table stabilizing will increase the drainage intervals and leads to increasing the concentration of drainage water discharged to the environment. Discussion and Conclusion: In this study and by using information about the Salman Farsi agroindustry company, to reduce the environmental damage caused by drainage projects, installation depth of drainage should be equal to the minimum allowable depth.