494887415323

-8901191359

نشریه حفاظت منابع آب و خاك، سال ششم، شماره سوم، بهار 1396

ارزیابی عملکرد الگوریتم تکاملی تفاضلی در بهره برداری بهینه از سیستم تک مخزنه سد علویان

رضا دشتی1*، محمد تقی ستاری2 و وحید نورانی3
1( دانش آموخته کارشناسی ارشد گروه مهندسی منابع آب؛ دانشکده عمران؛ دانشگاه تبریز؛ تبریز؛ ایران
[email protected] :نویسنده مسئول مکاتبات*
2( استادیار؛ گروه مهندسی منابع آب؛ دانشکده کشاورزی؛ دانشگاه تبریز؛ تبریز؛ ایران
3( استاد؛ گروه مهندسی منابع آب؛ دانشکده عمران؛ دانشگاه تبریز؛ تبریز؛ ایران

1641286-46

تاریخ دریافت: 03/04/1395 تاریخ پذیرش: 19/08/1395

چکیده
یکی از چالش های مهم در مدیریت منابع آب، بهینه سازی بهره برداری از مخازن سدهاست .در واقع نیاز مبرم به استفاده صحیح و مؤثر از منابع آب، انجام برنامه ریزی جامع و بهره برداری صحیح از سدها را بیش از پیش ضروری می سازد. در این تحقیق، عملکرد الگوریتم تکامل تفاضلی در مقایسه با الگوریتم جستجوی هارمونی اصلاح شده و برنامه ریزی غیرخطی به منظور بهره برداری بهینه از مخزن سد علویان بر روی رودخانه صوفی چای به عنوان یکی از سدهای نسبتاً مهم در حوضه دریاچه ارومیه، مورد بررسی قرار گرفت. با توجه به اهمیت حیاتی جریان زیست محیطی جهت جلوگیری از مرگ دریاچه ارومیه، مدل بهینه سازی با در نظر گرفتن تأمین کامل حداقل جریان زیست محیطی رودخانه صوفی چای، تأمین صد در صد نیاز شرب، صنعت و به حداقل رساندن شدت کمبودهای کشاورزی توسعه داده شد. جهت بررسی عملکرد الگوریتم های مورد بررسی در بهره برداری بهینه از مخزن، از شاخص های عملکرد مخزن شامل قابلیت اعتماد، آسیب پذیری و شاخص پایداری مخزن استفاده گردید. نتایج به دست آمده حاکی از عملکرد بالای الگوریتم تکامل تفاضلی در مقایسه با دیگر روش های مورد بررسی در بهره برداری بهینه از سیستم تک مخزنه سد علویان بود.

کلیدواژه ها: الگوریتم اصلاح شده جستجوی هارمونی؛ الگوریتم تکامل تفاضلی؛ بهره برداری بهینه؛ سد علویان

مقدمه
5006348152638

سال

ششم
/

شماره

3
/

بهار

96

سال

ششم

/

شماره

3

/

بهار

96

ایران کشوری است که از نظر اقلیمی در کمربند خشک و نیمه خشک قرارگرفته است. کمبود منابع آب در ایران در شرایطی احساس می شود که افزایش جمعیت و سطح زندگی مقدار سرانه مصرف آب را به ویژه در بخش کشاورزی شدیداً بالابرده است. سد علویان بر روی رودخانه صوفی چای قرار داشته و یکی از سدهای نسبتاً مهم حوضه آبریز دریاچه ارومیه می باشد. در شرایطی که بحران خشک شدن دریاچه ارومیه جدی است ،ارائه سیاست بهره برداری بهینه از مخزن این سد با لحاظ تأمین نیاز زیست محیطی بسیار ضروری است. در سال های اخیر با پیشرفت در علوم رایانه ای اقبال به کاربرد روش های نوین بهینه سازی فراکاوشی در بهره برداری از مخازن سدها نیز در ایران و خارج از ایران افزایش چشم گیری داشته است.
Jian-Xia و همکاران )2005(، از الگوریتم ژنتیک برای تخصیص بهینه آب خروجی از مخزن استفاده کردند .
آن ها حساسیت احتمالاتی عملگرهای الگوریتم ژنتیک مانند تقاطع و جهش را موردبررسی قرار دادند. نتایج نشان داد، الگوریتم ژنتیک می تواند به عنوان یک گزینه مناسب برای استفاده در مسائل بهینه سازی عمل کند.
Geem )2007(، الگوریتم جستجوی هارمونی را در بهینه سازی چند هدفه یک سیستم چند مخزنه برای دوره یکساله بکار گرفت و نتایج این روش را با نتایج حاصل از الگوریتم ژنتیک مقایسه کرد. نتایج نشان داد که هر دو الگوریتم جواب نزدیک به بهینه سراسری می دهند با این تفاوت که الگوریتم جستجوی هارمونی خیلی سریع تر همگرا می شود .Mahdavi و همکاران )2007(، الگوریتم اصلاح شده جستجوی هارمونی را پیشنهاد نمودند .آن ها با مقایسه نتایج حاصل از کاربرد الگوریتم IHS و HS دریافتند که سرعت همگرایی به مراتب در IHS سریع تر بوده و نتایج بهتری ارائه می دهد. Sattari و همکاران )2009(، کارآیی سیستم مخزن سد علویان را در طی سه فاز مورد بررسی قرار دادند .آن ها تابع هدف را به صورت بیشینه سازی مجموع آب خروجی مورد نیاز کشاورزی تعریف کردند. نتیجه حاصل از تحقیقات آن ها نشان داد که ظرفیت برآورده شده در طول مطالعات مقدماتی نسبتاً صحیح بوده و عملیات بهرهبرداری انجامگرفته در طول دوره مورد مطالعه در حد نسبتاً رضایت بخشی بوده است عدم لحاظ جریان زیست محیطی رودخانه به عنوان ضعف اساسی مدل ایشان قابل ارزیابی است. رزاقی و همکاران )1392( با استفاده از مدل MODSIM8.1 سیاست جیرهبندی بهره برداری از مخزن چندمنظوره سد نمرود را در شرایط محدودیت منابع آب توسعه دادند. الگوریتم جیره بندی توسعه داده شده توانست سیاست جیره بندی و شاخص های اعتمادپذیری و پایداری سیستم را به ترتیب 10 و 7 درصد افزایش دهد. حسینی موغاری و بنی حبیب

)1393(، الگوریتم کرم شب تاب را برای بهره برداری بهینه از مخزن سد بازفت برای یک دوره 120 ماهه بکار گرفتند .آن ها عملکرد این الگوریتم را با الگوریتم ژنتیک و ازدحام ذرات مقایسه و ارزیابی کردند؛ که نتایج حاکی از عملکرد بهتر الگوریتم کرم شب تاب نسبت به دو روش دیگر بود. Kougias و Theodossiou )2013(، کاربرد الگوریتم جستجوی هارمونی در برنامه ریزی سیستم سد چهار مخزنه، با مقاصد آبیاری و برق آبی را مورد بررسی قراردادند. تابع هدف ایشان بیشینه سازی سود روزانه از سیستم مخزن برای گام های زمانی 2 ساعته بود. ایشان با مقایسه نتایج به دست آمده از این روش با سایر روش ها نشان دادند که الگوریتم جستجوی هارمونی پتانسیل
بهینه سازی مسائل پیچیده را داراست. Bashiri-Atrabi و همکاران )2015(، کاربرد الگوریتم جستجوی هارمونی را در بهره برداری بهینه از مخزن نرماب مورد مطالعه قرار داده و نتایج حاصله را با روش بهینه سازی جفت گیری زنبورعسل و روش برنامه ریزی غیرخطی مورد مقایسه قراردادند .نتایج نشان داد که الگوریتم جستجوی هارمونی، برای بهینه کردن مقدار تابع هدف نتایج رضایت بخشی در سرعت همگرایی نسبت به سایر روش ها دارا می باشد. الگوریتم تکامل تفاضلی که اولین بار توسط Storn و Price )1995( معرفی شد، کلاسی از الگوریتم های تفاضلی می باشد که از نظر مفهوم و پیاده سازی ساده می باشد. این الگوریتم یک روش بهینه سازی کارآمد در محیط های پیوسته است و در طیف وسیعی از مهندسی به کار می رود. Storn و Price )1997( در تحقیق بعدی خود، با استفاده از توابع محک بسیار متنوعی عملکرد الگوریتم خود را با تعدادی از مشهورترین روش های بهینه سازی مقایسه کردند. نتایج آزمایش های آن ها نشان دهنده برتری الگوریتم تکامل تفاضلی بود. این الگوریتم در مسائل مهندسی آب ،به ویژه در مسائل بهینه سازی سیستم پمپاژ آب مورداستفاده قرار گرفت )3002 ,Vasan .)Angira and Babu وRaju
)2007(، الگوریتم تکامل تفاضلی را برای بهینه سازی برنامه ریزی آبیاری در هندوستان بکار بردند .Reddy و Kumar )2007(، الگوریتم تکامل تفاضلی را در
68419988155686

سال

ششم
/

شماره

سال



قیمت: تومان

دسته بندی : منابع آب خاک

دیدگاهتان را بنویسید