طراحی بهینه شبکه‌های آبیاری با استفاده از الگوریتم فراکاوشی DMPSO

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 سازه های آبی، دانشکده کشاورزی, دانشگاه لرستان

2 گروه سازه های آبی، دانشکده کشاورزی, دانشگاه لرستان، خرم آباد، لرستان

چکیده

چکیده
شبکه­های آبرسانی زیر ساخت­هایی هستند که با توجه به هزینه­های زیاد ساخت و نگهداری، مورد توجه محققین قرار گرفته­اند. از این رو کمینه­سازی هزینه­ شبکه­های آبرسانی هدف بسیاری از پژوهشگران می­باشد؛ بطوریکه شرایط حداقل فشار و حداکثر سرعت برآورده شود. در این پژوهش الگوریتم DMPSO بر پایه اصلاح و جهش در الگوریتم PSO پیشنهاد شد. حل بهینه برای شبکه آبرسانی اسماعیل­آباد که شامل 16 لوله و 17 گره است،  توسط الگوریتم پیشنهادی DMPSO بررسی شده است. نتایج عددی نشان داده است، که الگوریتم پیشنهادی در مقایسه با دیگر الگوریتم­ها به روش­ تحلیلی نزدیکتر می­باشد. نتایج تحلیل هیدرولیکی با اتصال پویا بین دو نرم­افزار MATLAB و EPANET ارزیابی شده­اند. حل بهینه به­دست آمده برای شبکه آبیاری اسماعیل آباد توسط الگوریتم فراکاوشی DMPSO با روش تجربی مقایسه شده است و مشخص شده است که الگوریتم فراکاوشی به اندازه­ی 68/10 درصد نسبت به روش تجربی هزینه کل را کاهش داده است. علاوه بر این روش پیشنهادی خیلی ساده و  نسبتا دقیق­تر می­باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Optimized Designing of Irrigation Networks Using Meta-heuristic DMPSO Algorithm

نویسندگان [English]

  • Hassan Goleij 1
  • Hassan Torabi podeh 2
2 Ph.D. Student In Water Structure of Lorestan University, Khorramabad, Iran
چکیده [English]

 
Abstract
Irrigation networks are the infrastructures in which researchers have shown an increased interest due to the huge costs of the construction and maintenance.  In this sense, minimizing the costs of irrigation networks is the objective of many researchers in such a way that the conditions of minimum pressure and maximum speed are satisfied. In this study, DMPSO algorithm based on modification and mutation in PSO algorithm is proposed. Applying the proposed DMPSO algorithm, the optimum solution for the irrigation network of “Esmaeelabad” including 16 pipes and 17 nodes is explored deeply. The numeric results of hydraulic analysis were evaluated by creating a dynamic connection between MATLAB and EPANET. Using DMPSO meta-heuristic algorithm, the obtained optimum solution for the irrigation network of Esmaeelabad was compared with experimental method. It was shown that meta-heuristic algorithm reduced the total cost for 10.68% related to the experimental method and, furthermore, this proposed method is simple but more relatively accurate.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Keywords: Irrigation Networks
  • optimization
  • meta-heuristic algorithm
  • Pipes Network

منابع

محمدی اقدم، ک.، ا. میرزایی، ن. پورمحمود و م. پورمحمود آقابابا. 1395. الگوریتم بهینه‌سازی گروه ذرات دینامیکی جهشی برای طراحی شبکه‌های توزیع آب. مجله آب و فاضلاب، دوره 26، شماره 6، صفحه 93-88.

مقدم، ع.، م. منتصری و ح. رضایی. 1395. کاربرد الگوریتم های GA، SMPSO و HGAPSO در بهره برداری بهینه از مخازن سدها. نشریه آب و خاک، دوره 30، شماره 4، صفحه 1113-1102.

نور، ح. و س. فضلی. 1396. مقایسه الگوریتم ازدحام ذرات و الگوریتم ژنتیک در واسنجی پارامتر ضریب ذخیره آب نمود واحد لحظه ای کلارک. مجله آبیاری و زهکشی ایران، دوره 11، شماره 2، صفحه 239-229.

 Mays, L. W., and Tung, Y. K. (1992). Hydrosystems engineering and management, McGraw-Hill, Singapore, 368-372.

Dandy, G. C., and Hassanli, A. M.( 1996). Optimum design and operation of multiple subunit drip irrigation systems. J. Irrig. Drain. ENG., Vol.122, No. 5, PP: 262-275.

Hassanli, A. M., and Dandy, G. C. (2005). Optimal layout and hydraulic design of branched networks using genetic algorithms. Appl. Eng. Agric., 21(1), P55-62.

Afshar, M.H. and Mari, M.A. (2006). Application of an ant algorithm for layout optimization of tree networks, Engineering Optimization, Vol.38, Iss.3, P353-369.

Samani, H.M.V., and Motaghi, A. (2006). Optimization of Water Distribution Network Using Integer Linear Programming. Journal of Hydraulic Engineering, Vol. 132,No.5, PP:501-509.

Farmani, R., Abadia, R., and Savic, D. (2007). Optimal Design of Pressurized Irrigation Subunit, Journal of Irrigation and Drainage Engineering, Vol. 134, No. P137_146.

Cisty, M., and Bajtek, Z. (2009). Hybrid Method for Optimal Design of Water Distribution System, International Symposium on Water Management and Hydraulic Engineering Ohrid/Macedonia, 1-5 September 2009, Paper: A84.

Cebollada, C. G., Macarulla, B., and Sallan, D. (2011). Recursive Design of Pressurized Branched Irrigation Networks, Journal of Irrigation Drainage Eng. Vol. 137.

Dercas, N., and Valiantzas, J. (2011). Two Explicit Optimum Design Methods for a Simple Irrigation Delivery System: Comparative Application. Irrigation and Drainage.

ShahiNejad, B., Samani, H.M.V., and Mosavi Jahromi. H. (2012). Optimal design of irrigation networks using mixed integer linear programming.

Valiantzas, J. D.(2003). Inlet pressure, energy cost and economic design of tapered irrigation submains. J. Irrig. Drain. Eng., Vol.129,No.2,PP:100-107