استفاده تلفیقی ازروش‌های هیدرولوژیکی و نظریه بازی‌ها در تعیین جریان زیست محیطی رودخانه کارون بزرگ

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجو دکتری گروه علوم آب، واحد شوشتر، دانشگاه آزاد اسلامی، شوشتر، ایران.

2 استادیار گروه علوم آب، واحد شوشتر، دانشگاه آزاد اسلامی، شوشتر، ایران.

چکیده

آب از عوامل مهم زندگی انسان، گیاهان و حیوانات میباشد. توسعه­ی روزافزون جمعیت منجر به کمبود آب گردیده است. نیاز به ذخیره آب از هزاران سال قبل مورد توجه بوده و ایجاد سد روی رودخانه دارای سابقه تاریخی طولانی می­باشد. روش‌های مختلفی از جمله هیدرولیکی، هیدرولوژیکی ، جامع و... برای تعیین جریان زیست­محیطی وجود دارد. استفاده ترکیبی از علوم نوین و دیگر روش‌های مرسوم در این زمینه کاربرد فراوانی پیدا کرده است. در این تحقیق، با استفاده از روش هیدرولوژیکی تنانت و تئوری بازی‌ها (تابع نش) مقدار بهینه جریان زیست­محیطی رودخانه کارون بزرگ برآورد گردید. برای این منظور، ابتدا با استفاده از روش تنانت، باز‌ه‌ی 50 تا 350 متر مکعب بر ثانیه تعریف گردید. سپس با شبیه‌سازی رودخانه و استفاده از مدل Qual-2k و محاسبه تابع نش، جریان زیست­محیطی در سه سناریو مختلف کمی و کیفی برآورد گردید.  در سناریو اول برای هر کدام از اهداف کمی و کیفی سد ضریب تأثیر یکسان در نظر گرفته و مقادیر بهینه جریان 243 مترمکعب برثانیه و در سناریو دوم برای اهداف کمی با ضرایب 5/1 و دو برابر، مقادیر بهینه جریان به­ترتیب مقدار 221 مترمکعب برثانیه و 205 مترمکعب برثانیه و در سناریو سوم برای اهداف کیفی با ضرایب 5/1 و دو برابر، مقادیر بهینه جریان به­ترتیب مقدار 265 مترمکعب برثانیه و 277 متر مکعب بر ثانیه برآورد گردید.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

The Combined Use of Hydrological Methods and Game Theory in Determining the Environmental Flow of the Great Karun River

نویسندگان [English]

  • Amir Frooghiyan 1
  • Ehsan Derikvand 2
  • Hossein Eslami 2
  • Saeb Khoshnavaz 2
1 Student - Department of Water Sciences, Shoushtar Branch, Islamic Azad University, Shushtar, Iran.
2 Assistant Professor - Department of Water Sciences, Shoushtar Branch, Islamic Azad University, Shoushtar,
چکیده [English]

Introduction
Due to the increase in population and the inappropriate temporal and spatial distribution of precipitation, the implementation of dam construction projects is essential. This, along with the increasing abstraction of water and discharge of wastewater and sewage, has caused the river ecosystems to be negative affected by dam construction projects. In dam construction, more attention is paid to the needs of drinking, agriculture, and industry, and less to the environmental flow of rivers. In order to maintain the ecosystem, however, it is necessary to determine the environmental requirements of the dams downstream.
 
Methodology
There are various methods for determining the environmental flow of the river, including hydraulic, hydrological, comprehensive, etc. The use of a combination of modern sciences and other conventional methods in this field has been widely used. In this study, taking into account the environmental needs of downstream and using the new integrated hydrological method of Tennant and simulating the river BOD parameter using Qual-2k model and solving game theory (calculating the Nash function), the optimal amount of environmental flow of the Karun river was estimated under three different quantitative and qualitative scenarios.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nash Function
  • QUAL2K model
  • Tenant Method
1-    Ardakani, M.R. (2002). Ecology. Tehran University Press 2 nd ed, Tehran, Iran. (In Persian).
 
2-    Asgharpour, M., 2002. Group decision and game theory, operations research and attitude. Scientific Journal of Tehran University, 5(1), pp.47-52. (In Persian).
 
3-    Bagherian Marzouni, M., 2013. Evaluation of assess the self-purification power of simulation resultswith Qual 2 k model, case study: between Mollasani to Farsiat. Msc.Thesis, Shahid Chamran University of Ahvaz (In Persian).
 
4- Harsanyi, J.C. and Selten, R., 1988. A general theory of equilibrium selection in games. MIT Press Books1.
 
5- Herrera, I.A. and Burneo, P.C., 2017. Environmental flow assessment in Andean rivers of Ecuador, case study: Chanlud and El Labrado dams in the Machángara River. Ecohydrology & Hydrobiology17(2), pp.103-112.
 
6- Karamooz, M. and Karachian, R. 2005. Planning and Quality Management of Water Resources Systems. Amirkabir University of Technology Publications (Tehran Polytechnic), Third Edition, Tehran, Iran.
 

7-Khosravi, M., SiadatMousavi, S. M., Yari, S., and Azizpour, J. 2015. Field Observation of Flow in the Karun River. Journal of Hydrophysics, 1 (1): 33-39.

 
8- Noroozi, H., Radmanesh, F., Pourhaghi, A. and Solgi, A., 2018. Multi-Objective Optimization in Determine the Environmental Flows of the River. Journal of Watershed Management Research9(17), pp.14-25.
 
9-Pang, A., Sun, T. and Yang, Z., 2013. Economic compensation standard for irrigation processes to safeguard environmental flows in the Yellow River Estuary, China. Journal of hydrology, 482, pp.129-138.
 
10-Park, S.S. and Lee, Y.S., 2002. A water quality modeling study of the Nakdong River, Korea. Ecological Modelling, 152(1), pp.65-75.
 
11-Rivaes, R., Rodríguez-González, P.M., Albuquerque, A., Pinheiro, A.N., Egger, G. and Ferreira, M.T., 2015. Reducing river regulation effects on riparian vegetation using flushing flow regimes. Ecological engineering, 81, pp.428-438.
 
12-Shaeri Karimi, S., Yasi, M., Cox, J. p., and Eslamian, S., 2014, Environmental Flows, in Handbook of Engineering Hydrology, Ed. By Eslamian, S., Taylor and Francis, CRC Group, USA.
 
13-Tennant, D.L., 1976. Instream flow regimens for fish, wildlife, recreation and related environmental resources. Fisheries, 1(4): 6-10.
 
14-Wu, M., Tang, X., Li, Q., Yang, W., Jin, F., Tang, M. and Scholz, M., 2013. Review of ecological engineering solutions for rural non-point source water pollution control in Hubei Province, China. Water, Air, & Soil Pollution, 224(5), p.1561.
 
15-Yin, X. A., Yang, Z., Zhang, E., Xu, Z., Cai, Y., & Yang, W. (2018). A new method of assessing environmental flows in channelized urban Rivers. Engineering, 4(5), 590-596.