مهندس امیرحسین دهقانی پور دانشجوی دوره دکتری این دانشکده گرایش مهندسی و مدیریت منابع آب، ۶ آذرماه سال ۹۹ از رساله خود تحت عنوان «توسعه مدل تصمیم‌گیری برای مدیریت تلفیقی منابع آب‌سطحی و زیرزمینی در شرایط عدم قطعیت با استفاده از شبکه‌های باور بیزین (مطالعه موردی: دشت میاندوآب)» به‌صورت مجازی با راهنمایی دکتر باقر ذهبیون دفاع نمود.

چکیده این رساله به شرح زیر می‌باشد: رقابت بین برداشت آب در بخش کشاورزی و تامین نیاز زیست‌محیطی مشکلی فزاینده در حوضه‌های آبریز بسته است. دلیل این امر، عدم تامین نیاز آبی دریاچه‌های موجود در این حوضه‌هاست که تحت تأثیر برداشت آب از بالادست رودخانه‌ها، برای تامین نیاز کشاورزی قرار دارند. در این تحقیق، یک مدل شبیه‌سازی-بهینه‌سازی چندزمانه (Multi-period) برای شناسایی سناریوهای بهینه مدیریت منابع آب در حوضه‌های آبریز بسته توسعه داده شد و از آن به منظور کاهش رقابت بین نیاز کشاورزی و زیست‌محیطی در دشت میاندوآب در حوضه آبریز ارومیه به کار گرفته شد. سپس یک مدل تصمیم‌گیری بهینه جایگزین بر پایه نتایج به دست آمده از مدل شبیه‌سازی-بهینه‌سازی توسعه داده شد. این مدل تصمیم‌گیری با خوشه‌بندی سناریوهای بهینه امکان بررسی همزمان و جامع تاثیرات سناریوهای بهینه را بر مولفه‌های هیدرولوژیکی و اقتصادی فراهم می‌کند. ابتدا در این تحقیق یک مدل بهره‌برداری تلفیقی آب‌سطحی و آب‌زیرزمینی برای دشت میاندوآب بر پایه پیوند دینامیکی بین مدل‌های WEAP و MODFLOW توسعه داده شد. بهینه‌سازی دوهدفه با دو منبع داده مشاهداتی آب‌سطحی و زیرزمینی برای کالیبراسیون این مدل مورد استفاده قرار گرفت. در این مرحله، دوره زمانی ۲۰۰۱-۲۰۱۳ به عنوان دوره کالیبراسیون و دوره زمانی ۱۹۹۱-۲۰۰۱ به عنوان دوره اعتبارسنجی در نظر گرفته شد. در گام دوم، یک مدل شبیه‌سازی-بهینه‌سازی توسعه داده شد تا سناریوهای بهینه به منظور تامین همزمان نیاز کشاورزی و زیست‌محیطی را شناسایی نماید. در این مدل، داده‌های هواشناسی و هیدرولوژی مورد استفاده شامل دوره‌های مختلف خشکسالی و مربوط به دوره تاریخی ۳۰ ساله ۱۹۸۴-۲۰۱۳ است. مدل شبیه‌سازی در این تحقیق شامل ماژول هیدرولوژیکی WEAP-MODFLOW، ماژول زراعی و ماژول اقتصادی است. در گام پایانی، با استفاده از نتایج مدل شبیه‌سازی-بهینه‌سازی دو نوع مدل تصمیم‌گیری بر پایه شبکه استاتیک و پویای بیزین توسعه داده شد. شبکه استاتیک بیزین اثرات سناریوهای مدیریتی و شرایط خشکسالی بر آب ورودی به دریاچه و سود کشاورزی با مقیاس سالانه را ارزیابی می‌کند و شبکه‌ پویای بیزین به منظور بهره‌برداری تلفیقی از منابع آب‌سطحی و زیرزمینی با مقیاس ماهانه به کار گرفته می‌شود.  نتایج کالیبراسیون دوهدفه نشان می‌دهد که استفاده از دو منبع داده مشاهداتی باعث کاهش عدم قطعیت پارامترهای کالیبراسیون در مقایسه با کالیبراسیون تک‌هدفه و استفاده از یک منبع داده مشاهداتی می‌‌شود. نتایج حاصل از مدل شبیه‌سازی-بهینه‌سازی نشان می‌دهد که به‌کارگیری همزمان متغیر‌های تصمیم (حداقل جریان زیست‌محیطی، کم‌آبیاری و تغییر سطح زیر‌کشت) امکان افزایش جریان ورودی به دریاچه ارومیه و افزایش سود کشاورزی را به ‌ترتیب تا ۱۶درصد و ۲۴ درصد در مقایسه با شرایط تاریخی فراهم می‌کند. همچنین نتایج نشان می‌دهد که با افزایش حداکثر سود در دراز مدت، افت شدید موقتی در سود کشاورزی در اثر خشکسالی شدید رخ می‌دهد که با افزایش ظرفیت پمپاژ آب‌های زیرزمینی و کاهش موقت حداقل نیازهای زیست‌محیطی می‌توان از این افت جلوگیری کرد. چنین راهکاری در هنگام خشکسالی شدید منجر به کاهش موقتی تراز آب‌زیرزمینی و آب ورودی به دریاچه می‌شود که پس از پایان دوره خشکسالی شدید به حالت پایدار باز می‌‌گردد. نتایج حاصل از آنالیز حساسیت شبکه‌های بیزین نشان می‌دهد که شرایط خشکسالی نسبت به سایر متغیرها بیشترین تاثیر را بر آب ورودی به دریاچه ارومیه دارد. نتایج حاصل از آزمون‌های صحت‌سنجی شبکه‌های بیزین نشان می‌‌دهد که این مدل‌ها از توانایی بالا و دقت قابل قبولی برای شبیه‌سازی برخوردار هستند. بدین ترتیب یک تصمیم‌گیر قادر است تا با استفاده از شبکه‌های بیزین به عنوان یک مدل جایگزین برای مدل‌های پیچیده شبیه‌سازی-بهینه‌سازی، اثرات متغیرهای مداخله مانند سناریوهای مدیریتی و شرایط خشکسالی را بر متغیرهای هدف مانند آب ورودی به دریاچه و سود خالص کشاورزی با زمان اجرای کم ارزیابی نماید.  واژه‌های کلیدی: حوضه آبریز دریاچه ارومیه، WEAP-MODFLOW، مدل بهره‌برداری تلفیقی، کالیبراسیون چندهدفه، بهینه‌‌سازی چندهدفه، شبکه پویای بیزین. رایانامه جهت ارتباط با دانشجوی فوق: amir.dehghanipourgmail.com