«یادداشت تحقیقاتی» کاربرد الگوریتم رقابت استعماری در بهینه‌سازی بهره‌برداری مخزن با هدف حداکثر‌سازی تأمین نیاز (مطالعه موردی: سد پیشین)

نوع مقاله: یادداشت تحقیقاتی

نویسندگان

1 استادیارگروه مهندسی عمران، عضو هیئت علمی دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان

2 دانش آموخته کارشناسی ارشد عمران آب، گروه مهندسی عمران، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان

چکیده

منابع آب سطحی نقش عمده­ ای در تأمین نیاز­ آبی بخش­های مختلف کشاورزی، شرب و صنعت دارا می­باشند. با توجه به تغییرات زمانی آب‌دهی رودخانه­ ها و عدم هم‌خوانی آن با نیاز­های موجود، اعتمادپذیری تأمین آب کاهش می­یابد و باعث بروز خسارت در بخش­های مختلف می­شود. از همین رو برای استفاده مناسب از آب ذخیره شده در سد­ها باید به مسأله بهره برداری بهینه از مخازن نگاه ویژه­ای داشت. بهره­برداری از مخازن سدها از جمله مسائل مهم در مهندسی آب است که تاکنون از طریق انواع روش­های بهینه­ سازی به آن پرداخته شده است. در دو دهه اخیر الگوریتم­های فراکاوشی، موفقیت قابل ملاحظه­ ای از خود نشان داده­ اند. در این تحقیق مقادیر بهینه برداشت آب از مخزن سد پیشین با استفاده از الگوریتم رقابت استعماری (ICA) که یکی از الگوریتم ­های پیوسته فراکاوشی مبتنی بر تکامل سیاسی- اجتماعی است، تعیین شد. مدل­سازی بهره­ برداری از مخزن سد پیشین برای یک دوره 12 ماهه که میانگین دوره 41 ساله (82-1341)، می­باشد، صورت گرفت. تابع هدف به صورت مجموع مربعات اختلاف رهاسازی از تقاضای مخزن در هر دوره تعریف شد. عملکرد الگوریتم رقابت استعماری با الگوریتم ازدحام ذرات  و روش سیاست بهره­ برداری استاندارد  مورد مقایسه قرار گرفت. متوسط مقدار تابع هدف در دو الگوریتم ازدحام ذرات و رقابت استعماری به ترتیب برابر 9804/3 و 9808/3  بدست آمد که نشان دهنده عملکرد یکسان این دو الگوریتم است. همچنین نتایج نشان داد که شدت کمبود­های حاصل از دو الگوریتم بهینه ­ساز نسبت به روش سیاست بهره­ برداری استاندارد، 1/31 درصد کاهش داشته ­است.

کلیدواژه‌ها


آتش­پز گرگری، ا. (1387). "توسعه الگوریتم بهینه­سازی اجتماعی و بررسی کارایی آن"، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی برق و کامپیوتر، دانشگاه تهران.

افشار، م. و حسینی نورزاد، ح. (1387). "مدیریت بهینه بهره‌برداری برقابی مخزن سد به روش جستجوی ممنوعه"، دومین کنفرانس ملی سد و نیروگاه­های برقابی، تهران، ایران.

حجتی، ع.، فرید­حسینی، ع.، قهرمان، ب. و علیزاده، ا. (1392). "مقایسه کاربرد روش­های فراکاوشی در سیستم­های چندهدفه منابع آب (مطالعه موردی: سد استور و پیرتقی در حوضه آبریز قزل اوزن)"، مجله مهندسی آب و محیط زیست ایران، دوره اول، ص‌ص. 9-14.

حسینی موغاری، س.‌م. و بنی­حبیب، م.‌ا. (1393). "بهینه­سازی بهره­برداری از مخزن برای تأمین آب کشاورزی با استفاده از الگوریتم کرم شب­تاب"، نشریه حفاظت منابع آب و خاک، دوره سوم، شماره 4، ص‌ص. 17-31.

سارانی، س. (1390). "بررسی کاربرد الگوریتم­های مدرن در سیستم­های منابع آب"، پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه خواجه نصیرالدین طوسی.

شرکت سهامی آب منطقه­ای سیستان و بلوچستان. (1384). "گزارش هیدرولوژی طرح افزایش گنجایش سد پیشین"، ویرایش دوم.

فرهنگی، م. و بزرگ حداد، 1. (1389). "ارزیابی معیارهای تخصیص در مدل­های مدیریت سیستم در شرایط کم آبی (مطالعه موردی: حوضه کارون)"، مجله پژوهش آب ایران، شماره هفتم، ص‌ص. 33-46.

کرد تمینی، ا. (1392). "تعیین سیاست­های بهینه رهاسازی آب از مخزن سد با استفاده از برنامه‌ریزی پویا"، پایان نامه کارشناسی ارشد، دانشکده مهندسی شهید نیکبخت، دانشگاه سیستان و بلوچستان.

نژاد نادری، م.، حسامی کرمانی، م.ر. و هاشمی نسب، س. (1390). "کاربرد الگوریتم بهینه‌سازی جامعه پرندگان در تعیین سیاست­های بهره برداری بهینه از مخزن سد کلان ملایر"، اولین کنفرانس بین المللی رویکردهای نوین نگهداشت انرژی، تهران.

Afshar, M.H., Ketabchi, H. and Rasa, E. (2006). "Elitist continuous ant colony optimization algorithm: application to reservoir operation problems", International Journal of Civil Engineering, Vol. 24, pp. 274-285.

Afshar, A., Bozorg Haddad, O., Marino, M.A. and Adams, B.J. (2007). "Honey-Bee Mating Optimization (HBMO) algorithm for optimal reservoir operation", Journal of Franklin Institute, Vol. 20, pp. 452-462.

Afshar, M.H. (2012). " Large scale reservoir operation by constrained particle swarm optimization algorithms", Journal of  Hydro- Environment  Research, Vol. 6, pp.75-87.

Afshar, A., Emami Skardi, M.J. and Masoumi, F. (2014). "Optimizing water supply and hydropower reservoir operation rule curves: An imperialist competitive algorithm approach". Engineering Optimization, Vol 47, pp. 1208-1225.

Bozorg Haddad, O., Afshar, A. and Marino, M.A. (2006). "Honey-Bees Mating Optimization (HBMO) algorithm: A new heuristic approach for water resources optimization", Water Resources Management, Vol. 20, pp. 661-680.

Hakimi-Asiabar, M., Ghodsypour, H. and Kerachian, R. (2010). "Deriving operating policies for multi-objective reservoir systems. Application of self-learning genetic algorithm", Applied Soft Computing, Vol. 10, pp. 1151-63.

Jalali, M.R., Afshar, A. and Marino, M.A. (2006). "Improved ant colony optimization algorithm for reservoir operation", Scientica Iranica, Vol. 13, pp. 295-302.

Jothiprakash, V. and Shanthi, G. (2009). "Comparison of policies derived from stochastic dynamic programming and genetic algorithm models", Water Resources Management, Vol. 23, pp. 1563-80.

Kumar, N.D. and Reddy, M.J. (2006). "Ant colony optimization for multi-purpose reservoir operation", Water Resources Management, Vol. 20, pp. 879-898.

Karamouz, M., Nazif, S., Sherafat, M.A. and Zahmatkesh, Z. (2014). "Development of an optimal reservoir operation scheme using extended evolutionary computing algorithms based on conflict resolution approach: A case study", Water Resources Management, Vol. 28, pp. 3539-54.

Zhang, Zh., Jiang, Y., Zhang, Sh., Geng, S., Wang, H. and Sang, G. (2014). "An adaptive particle swarm optimization algorithm for reservoir operation optimization", Applied Soft Computing, Vol. 18, pp.167-77.