علوم و مهندسی آب و فاضلاب

علوم و مهندسی آب و فاضلاب

کاربرد هوش مصنوعی مولد در ارزیابی و رتبه‌بندی عوامل کلیدی مؤثر بر عملکرد سامانه‌های جمع‌آوری آب باران

نوع مقاله : مقالات علمی

نویسندگان
1 استادیار گروه عمران، دانشکده مهندسی و فناوری، دانشگاه مازندران، بابلسر، ایران.
2 دانشجوی کارشناسی ارشد فناوری معماری بیوتیک، دانشگاه مازندران، بابلسر، ایران.
3 کارشناسی ارشد مهندسی منابع آب، دانشگاه امام خمینی (ره).
چکیده
سامانه‌های جمع‌آوری آب باران به‌عنوان یکی از راهبردهای اساسی در مدیریت منابع آب، موردتوجه قرارگرفته‌اند. با درنظرگرفتن تغییرات اقلیمی و رشد تقاضای آب، بسیاری از مناطق جهان با بحران کمبود آب روبه‌رو هستند. این سامانه‌ها می‌توانند به‌عنوان رویکردی پایدار و مقرون‌به‌صرفه برای مقابله با این مشکلات به‌کار گرفته شوند. این پژوهش با هدف شناسایی و رتبه‌بندی مناطق مناسب برای استحصال آب باران انجامشده است. با استفاده از هوش مصنوعی مولد، فرآیند تحلیل سلسله‌مراتبی (AHP) و تحلیل داده‌های جغرافیایی در نرم‌افزار GIS، مناطق مستعد استان مازندران برای این هدف مشخص شده‌اند. از هوش مصنوعی ChatGPT-4 برای شبیه‌سازی نظرات کارشناسان در مقایسه‌های زوجی استفاده شده است. نتایج این تحقیق علاوهبر کمک به توسعه سامانه‌های جمع‌آوری آب باران، می‌تواند رویکرد استفاده از هوش مصنوعی را در مهندسی و مدیریت منابع آب نیز مورد سنجش قراردهد. در نتایج به‌دست‌آمده شیب با وزن نهایی 2412/0 و  ژئومورفولوژی با وزن نهایی 0372/0 به‌ترتیب بیش‌ترین و کم‌ترین وزن را داشتند. نتایج به‌دست‌آمده نشان می‌دهد که استفاده از هوش مصنوعی می‌تواند تصمیم‌گیری‌های همراه با عدم قطعیت و چالش در مهندسی و مدیریت منابع آب را تسهیل نماید.
کلیدواژه‌ها

اکبرپور، ا.، خاشعی‌سیوکی، ع.، کشاورز، ا.، و فروغی‌فر، ح.، (1394)، "تعیین مکان‌های مناسب جمع‌آوری آب باران برای استفاده در مصارف کشاورزی با استفاده از مدل AHP (مطالعه موردی: حوزه آب‌خیز بیرجند)پژوهش‌نامه مدیریت حوزه آب‌خیز، 6(12)، 65-74.
اکبرپور، ا.، صادقی، ش.، فروغی‌فر، ح.، و شهیدی، ع.، (1394)، "مقایسه روش‌های مکان‌یابی مناطق مستعد جمع‌آوری باران به‌کمک سیستم پشتیبانی تصمیم (DSS) مبتنی بر GISنشریه جغرافیا و توسعه، 13(39)، 147-164، https://doi.org/10.22111/gdij.2015.2010.
امامی اسکاردی، م،ج.، شوبیری، غ.، و کراچیان، ر.، (1401)، "تحلیل روابط بین گروداران و تحلیل تعارض با استفاده از رویکرد درخت تعارض"، تحقیقات منابع آب، 18(4)، 57-74، https://dor.isc.ac/dor/20.1001.1.17352347.1401.18.4.4.8
خیرخواه، آ.، محمدی، ف.، و معماریان، ه.، (1394)، "تعیین مناطق مستعد استحصال آب باران با استفاده از تحلیل سلسله‌مراتبی در محیط GIS (مطالعه موردی: حوزه آب‌خیز رود سراب شهرستان خوشاب استان خراسان رضوی) (حفاظت از منابع و توسعه پایدار)"، همایش ملی سامانه‌های سطوح آبگیر باران، 28-29 بهمن، مشهد.
سلطانی، م.، و سلیمانی، ک.، (1401)، "مکان‌یابی مقایسه‌ای جمع‌آوری آب باران (مطالعۀ موردی: حوضه‌های میخوران و خسروآباد استان کرمانشاه)"، مهندسی اکوسیستم بیابان، 7(18)، 49-62، https://doi.org/10.22052/deej.2018.7.18.49.
عربی علی‌آباد، ف.، و ملکی‌نژاد، ح.، (1394)، "ارزیابی استحصال آب باران از ساختمان‌های مسکونی (مطالعه موردی شهر شیراز) (مدیریت و برنامه‌ریزی شهری)"، همایش ملی سامانه‌های سطوح آبگیر باران، 28-29 بهمن، مشهد.
فقیهی، ف.، و جهان‌تیغ، ح.، (1402)، "تعیین مکان‌های مناسب برداشت آب باران با استفاده از GIS و FAHPنشریه علمی-پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران، 13(3)، 251-267، https://doi.org/10.22125/iwe.2023.168323.
معماریان، ه.، حسین‌نیا، ا.، توسلی، ا.، کومه، ز.، تاج‌بخش، ح.، عباسی، ع.، و پارسایی، ل.، (1394)، "ملاحظات و استانداردهای زیست‌محیطی اجرای سیستم‌های استحصال آب باران در منازل مسکونی (مدیریت و برنامه‌ریزی شهری)"، همایش ملی سامانه‌های سطوح آبگیر باران، 28-29 بهمن، مشهد.
نوروززاده، م.، قانعی‌بافقی، م.، و تازه، م.، (1401)، "کاربرد روش‌های تصمیم‌گیری چندمعیاره در تعیین نقاط مناسب برای احداث سازه‌های جمع‌آوری آب باران"، مهندسی اکوسیستم بیابان، 7(21)، 45-58، https://doi.org/10.22052/deej.2018.7.21.35.
Al-Harbi, K.M.A.S., (2001), "Application of the AHP in project management", International Journal of Project Management, 19(1), 19-27,  https://doi.org/10.1016/S0263-7863(99)00038-100038-1.
Alwan, I.A., Aziz, N.A., and Hamoodi, M.N., (2020), "Potential water harvesting sites identification using spatial multi-criteria evaluation in Maysan Province, Iraq", ISPRS International Journal of Geo-Information, 9(4), 235, https://doi.org/10.3390/ijgi9040235.
Ammar, A., Riksen, M., Ouessar, M., and Ritsema, C., (2016), "Identification of suitable sites for rainwater harvesting structures in arid and semi-arid regions: A review", International Soil and Water Conservation Research, 4(2), 108-120, https://doi.org/10.1016/j.iswcr.2016.03.001.
Bojer, A.K., Bekalo, D.J., Debelee, T.G., Nadarajah, S., and Al-Quraishi, A.M.F., (2024), "Rainwater harvesting site selection for drought-prone areas in Somali and Borena Zones, Oromia Regional State, Ethiopia: A geospatial and multi-criteria decision analysis", Water, 16(13), 1789, https://doi.org/10.3390/w16131789.
Darko, A., Chan, A.P.C., Ameyaw, E.E., Owusu, E.K., Pärn, E., and Edwards, D.J., (2019), "Review of application of analytic hierarchy process (AHP) in construction", International Journal of Construction Management, 19(5), 436–452, https://doi.org/10.1080/15623599.2018.1452098.
Li, Z., Boyle, F., and Reynolds, A., (2010), "Rainwater harvesting and greywater treatment systems for domestic application in Ireland", Desalination, 260(1-3), 1-8, https://doi.org/10.1016/j.desal.2010.05.035.
Martínez-Acosta, L., López-Lambraño, A.A., and López-Ramos, A., (2019), "Design criteria for planning the agricultural rainwater harvesting systems: A review", Applied Sciences, 9(24), 5298, https://doi.org/10.3390/app9245298.
Mosase, E., Kayombo, B., Tsheko, R., and Tapela, M., (2017), "Assessment of the suitability of rain water harvesting areas using multi-criteria analysis and fuzzy logic", Advances in Research, 10(4), 1-22, https://doi.org/10.9734/AIR/2017/33983.
Nandi, S., and Gonela, V., (2022), "Rainwater harvesting for domestic use: A systematic review and outlook from the utility policy and management perspectives", Utilities Policy, 77, 101383, https://doi.org/10.1016/j.jup.2022.101383.
Noori, S., and Ghasemlounia, R., (2019), "A review of criteria in rain water harvesting management", International Journal of Engineering and Natural Sciences, 2(3), 9-16, https://doi.org/10.1007/978-3-031-28251-513.
Pacheco, G.C.R., and Alves, C.D.M.A., (2024), “The performance of rainwater harvesting systems in the context of deep uncertainties”, Proceedings of IAHS, 385, 11-16, https://doi.org/10.5194/piahs-385-11-2024.
Rao, N.R., Kiran, S.P., Amena, T., Senthilkumar, A., Sivakumar, R., Kumar, M.A., and Velusamy, S., (2024), "Enhancing rainwater harvesting and groundwater recharge efficiency with multi-dimensional LSTM and clonal selection algorithm", Groundwater for Sustainable Development, 25, 101167, https://doi.org/10.1016/j.gsd.2024.101167.
Raimondi, A., Quinn, R., Abhijith, G.R., Becciu, G., and Ostfeld, A., (2023), "Rainwater harvesting and treatment: State of the art and perspectives", Water, 15(8), 1518, https://doi.org/10.3390/w15081518.
Saaty, T.L., (1980). The analytic hierarchy process: Planning, priority setting, resource allocation, McGraw-Hill.
Singh, L.K., Jha, M.K., and Chowdary, V.M., (2017), "Multi-criteria analysis and GIS modeling for identifying prospective water harvesting and artificial recharge sites for sustainable water supply", Journal of Cleaner Production, 142, 1436-1456, https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2016.11.163.
Soh, Q.Y., O’Dwyer, E., Acha, S., and Shah, N., (2023), "Robust optimisation of combined rainwater harvesting and flood mitigation systems", Water Research, 245, 120532, https://doi.org/10.1016/j.watres.2023.120532.
Sharifian, H., Emami-Skardi, M.J., Behzadfar, M., and Faizi, M., (2022), “Water sensitive urban design (WSUD) approach for mitigating groundwater depletion in urban geography; through the lens of stakeholder and social network analysis”, Water Supply, 22(6), 5833-5852, https://doi.org/10.2166/ws.2022.206.
Toosi, A.S., Tousi, E.G., Ghassemi, S.A., Cheshomi, A., and Alaghmand, S., (2020), "A multi-criteria decision analysis approach towards efficient rainwater harvesting", Journal of Hydrology, 582, 124501, https://doi.org/10.1016/j.jhydrol.2019.124501.
Ward, S., Memon, F.A., and Butler, D., (2012), "Performance of a large building rainwater harvesting system", Water Research, 46(16), 5127-5134, https://doi.org/10.1016/j.watres.2012.06.043.
Zheng, X., Sarwar, A., Islam, F., Majid, A., Tariq, A., Ali, M., Gulzar, S., Khan, M.I., Sardar Ali, M.A., Israr, M., Jamil, A., Aslam, M., and Soufan, W., (2023), "Rainwater harvesting for agriculture development using multi-influence factor and fuzzy overlay techniques", Environmental Research, 238, 117189, https://doi.org/10.1016/j.envres.2023.117189.
دوره 10، شماره 4
زمستان 1404
صفحه 51-62

  • تاریخ دریافت 01 بهمن 1403
  • تاریخ بازنگری 10 فروردین 1404
  • تاریخ پذیرش 18 خرداد 1404