بررسی تاثیر دو راهکار خود کارسازی و بهره برداری تلفیقی آب سطحی و ززیرزمینی در بهبود مدیریت بهره برداری کانال اصلی شبکه آبیاری از دیدگاه رابطه آب- انرژی

این تحقیق با هدف بررسی میزان تاثیرگذاری بهبود و ارتقا بهره برداری سامانه های تنظیم و تحویل آب در کانال اصلی ابیاری بر کاهش برداشت آب از آبخوان (صرفا در محدوده شبکه های آبیاری) و به دنبال آن میزان کاهش مصرف انرژی ناشی از کاهش پمپاژ آب و کاهش تولید گاز گلخانه ای دی اکسید کربن، اقدام به معرفی گزینه های خودکارسازی در کانال اصلی آبیاری نموده است. برای این منظور سامانه کنترل غیرمتمرکز تناسبی- انتگرالی و سامانه کنترل خودکار سراسری پیش بین طراحی و تحت سناریوهای بهره بردرای نرمال و شدید (کم آبی) کانال اصلی شبکه آبیاری قزوین مورد آزمون قرار گرفت. در گام بعدی با استفاده از شاخص های ارزیابی عملکرد میزان بهبود فرایند بهره برداری کانال اصلی قبل و بعد از بکارگیری اتوماسیون برای هر دو سناریو بررسی گردید. با این وصف کاهش برداشت از چاه های کشاورزی در محدوده شبکه آبیاری قزوین به عنوان راهکار در تعادل بخشی به آبخوان مطرح است. اما اینکه این اقدامات تاچه حد می تواند به این اوضاع سروسامان دهد موضوعیاست که در قالب روش های بهره برداری در دو سناریو شبیه سازی شده در این تحقیق، مورد مطالعه قرار گرفته است. بدین منظور مدل ریاضی آبخوان قزوین به کمک نرم افزار GMS تهیه شد، تا ضمن شبیه سازی آبخوان، تاثیر روش های بهره برداری ذکر شده در این تحقیق را در قالب دو سناریو مطرح شده به عنوان تنش های قابل پیش بینی به مدل اعمال شود تا نتیجه آن ارزیابی گردد. نتایج تحقیق نشان داد که در شرایط بهره برداری نرمال (بدون وجود محدودیت در سراب کانال اصلی آبیاری) سامانه کنترل خودکار غیرمتمرکز تناسبی- انتگرالی و سامانه کنترل پیش بین به خوبی می تواند به توزیع کافی آب بین آبگیرهای بالادست و پائین دست کانال اصلی بپردازند. در نتیجه بهبود توزیع منابع آب سطحی در شبکه سبب کاهش نیاز به برداشت آب از آبخوان شده که بالتبع آن کاهش مصرف انرژی و کاهش تولید آلاینده کربن را به همراه داشته است. میزان بهبود شاخص کفایت با ارتقا بهره برداری موجود به سامانه های کنترل خودکار غیرمتمرکز برابر ۱۳ درصد و برای سامانه کنترل خودکار متمرکز ۲۸ درصد به دست آمده است. براین اساس میزان کاهش برداشت آب از آبخوان در محدوده شبکه آبیاری پس از ارتقا به سامانه های کنترل خودکار غیر متمرکز برابر ۴۵/۳ درصد و برای سامانه کنترل خودکار متمرکز ۱۰۰ درصد محاسبه شد. میزان کاهش مصرف انرژی برای سامانه های کنترل خودکار غیر متمرکز PI و سامانه کنترل خودکار متمرکز MPC به ترتیب برابر ۷۶/۸ و ۱۰۰ درصد محاسبه شد. میزان کاهش تولید آلاینده کربن نیز برای روش های مذکور به ترتیب ۷۶/۰۵ و ۱۰۰ درصد به دست آمد. همچنین به منظور بررسی توانایی های سامانه های کنترل و تنظیم سطح آب توسعه داده شده در این تحقیق، اهداف تحقیق در قالب یک سناریوی دیگر برای شرایط کم آبی در شبکه بررسی گردید. شرایط کم آبی با ثابت نگه داشتن میزان تقاضا در آبگیرها و کاهش ۲۰ درصدی جریان ورودی به کانال آبیاری درنظر گرفته شد. توانایی بالای سامانه کنترل خودکار متمرکز پیش بین در توزیع کمبود آب در کانال در طول شبکه، به طوری که آبگیری در طول زمان شبیه سازی و در تمام آبگیرهای بالادست تا پایین دست انجام گرفت. در سوی مقابل سامانه کنترل خودکار غیرمتمرکز عملکرد چشم گیری را طول شبیه سازی نشان نداد، با این وجود بهبود شرایط بهره برداری حاصل شده در مقایسه با شرایط معمول بهره برداری قابل ملاحظه بود. نتایج حاصل از سناریوی کم آبی حاکی از آن است که میزان بهبود شاخص کفایت با ارتقا بهره برداری موجود به سامانه های کنترل خودکار غیرمتمرکز PI پیش خور برابر ۷۰ درصد و برای سامانه کنترل خودکار  متمرکز (MPC) ۷۷ درصد به دست آمده است. بر این اساس میزان کاهش برداشت از آبخوان برای روش های بهره برداری کلاسیک به ترتیب ۳۵/۴، ۶۸/۷ و ۷۱/۵ درصد، میزان کاهش مصرف انرژی به ترتیب برابر ۲۱/۰۵، ۵۴/۵ و ۶۳/۷ درصد و میزان کاهش تولید آلاینده کربن نیز به ترتیب برابر ۲۳/۲، ۵۲/۴۲ و ۶۲/۴۹ درصد حاصل شده است.