کارآیی روش‌های مختلف بهینه‌سازی در بهره‌برداری از مخزن سد هراز

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

2 گروه مهندسی آب، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

چکیده

 
چکیده
بهره­برداری بهینه از مخازن سدها با توجه به نقش آنها در کنترل آب­های سطحی و تأمین نیاز آبی بخش­های مختلف، از اهمیت بسزایی برخوردار می­باشد. در این پژوهش، قابلیت الگوریتم کرم شب تاب (FA) برای حل مسأله بهره­برداری بهینه از مخزن سد هراز به منظور تأمین آب مورد نیاز کشاورزی، شرب و صنعت و زیست­محیطی پایاب سد برای یک دوره 27 ساله (از سال آبی 64-63 تا 90-89) مورد بررسی قرار گرفته است. تابع هدف به صورت کمینه کردن مجموع مجذور کمبودهای نسبی ماهانه در طول دوره بهره­برداری تعریف گردید. کارآیی این الگوریتم­ها با تعیین شاخص­های عملکردی مخزن، مقدار تابع هدف، کمبود سالانه، متوسط ماهانه کمبود و برداشت آب مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفت. روش FA با اعتمادپذیری تأمین آب 3/88 درصد، بهتر از دو روش GA و SOP با مقدار 4/82 و 7/66  توانسته است نیازهای پایین­دست سد را تأمین کند. شاخص آسیب­پذیری سه مدل به ترتیب 20/0، 23/0 و 99/0 به دست آمد. نتایج حاکی از عملکرد بهتر الگوریتم FA نسبت به دو روش دیگر در حل مسآله بهره­برداری از مخزن می­باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Efficiency of Various Optimization Methods in the Operation of Haraz Dam Reservoir

نویسندگان [English]

  • Isa Kia 1
  • Ali reza Emadi 2
  • Mohammad Gholami 2
2 2Associate Professor, Water Engineering Department, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University, Sari, Iran
چکیده [English]

Abstract
Optimal operation of dam reservoirs is important due to their role in runoff control and water supply for different sectors. In this study, the Firefly Algorithm (FA) is investigated to solve the problem of optimal operation of Haraz dam reservoir to provide water for agriculture, drinking, industry and environmental of downstream for a period of 27 years (since 1984 to 2011). The objective function was defined as minimizing the sum of squared monthly relative deficiencies during operation. The efficiency of these algorithms was compared and evaluated by determination of reservoir performance indices, the value of objective function, annual deficit, monthly average deficit and release. FA method with reliability of 88.3 percent is supplied the downstream demands better than GA and SOP with reliability of 82.4 and 66.7 percent. The Vulnerability index of models is obtained 0.20, 0.23 and 0.99, respectively. The results showed the better performance of FA algorithm compared to the other two methods in solving the problem of the reservoir operation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Keywords: Reliability
  • Operation
  • Genetic
  • Standard Operation Policy
  • Firefly
  • Haraz

منابع

برهانی داریان، ع. و س. م. مرتضوی نائینی. 1387. مقایسه کاربرد روش­های کاوشی در بهره­برداری بهینه از منابع آب. نشریه آب و فاضلاب، شماره 68، ص 66 - 57.

حبیبی داویجانی، م.، م. ا. بنی حبیب و س.ر. هاشمی. 1392. مـدل بهینه­سـازی تخصیص منـابع آب در بخش­های کشاورزی، صنعت و خدمات با استفاده از الگوریتم پیشرفته GAPSO. نشریه آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، جلد 27، شماره 4، ص 691- 680.

حسینی موغاری، م. و م. ا. بنی حبیب. 1393. بهینه­سازی بهره­برداری از مخزن برای تأمین آب کشاورزی با استفاده از الگوریتم کرم شب­تاب. نشریه حفاظت منابع آب و خاک، سال سوم، شماره 4، ص 31-17.

زینلی، م. ج.، ا. محمدرضاپور و ف. فروغی. 1394. به کارگیری الگوریتم کـرم شب­تاب در بهینه­سازی بهره­برداری از سد درودزن. فصلنامه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب، سال ششم، شماره 21، ص 45- 33.

سیف­اللهی آغمیونی، س. و ا. بزرگ حداد. 1393. توسعه یک سامانه چند مخزنه چند منظوره به عنوان مورد مطالعاتی نمونه در مدیریت سامانه مخازن. نشریه حفاظت منابع آب و خاک، سال چهارم، شماره اول، ص 48-13.

Bozorg-Haddad, O., I. Garousi-Nejad and H. A. Loaiciga. 2017. Extended multi-objective firefly algorithm for hydropower energy generation. Journal of Hydroinformatics, 19(5): 734-751.

Chang, J. X., T. Bai, Q. Huang and D. W. Yang. 2013. Optimization of water resources utilization by PSO-GA. Water Resour. Manag., 27: 3525-3540.

Divakar, L., M. S. Babel, S. R. Perret and A. Das Gupta. 2011. Optimal allocation of bulk water supplies to competing use sectors based on economic criterion-An application to the Chao Phraya River Basin, Thailand. Journal of Hydrology, 401: 22-35.

Esat,V. and M. J. Hall. 1994. Water resources system optimization using genetic algorithms. Mydroinformatics, 94: 225-231.

Gandomi, A.H., X. S. Yang and A. H. Alavi. 2011. Mixed variable structural optimization using Firefly algorithm. Computers & Structures, 89(23): 2325-2336.

Garousi-Nejad, I., O. Bozorg-Haddad, H. A. Loaiciga and M. A. Marino. 2016. Application of the firefly algorithm to optimal operation of reservoirs with the purpose of irrigation supply and hydropower production. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 142(10), In Press.

Hashimoto, T., J. R. Stedinger and D. P. Loucks. 1982. Reliability, resiliency, and vulnerability criteria for water resource system performance. Journal of Water Resources Research, 18(1): 14-20.

Holland, J. H. 1975. Adaptation in natural and artificial systems. MIT Press, Cambridge, 228 pp.

Rani, D. and M. M. Moreira. 2010. Simulation-optimization modeling: a survey and potential application in reservoir systems operation. Water resources management, 24(6): 1107-1138.

Ritthipakdee, A., A. Thammano, N. Premasathian and D. Jitkongchuen. 2017. Firefly mating algorithm for continuous optimization problems. Computational Intelligence and Neuroscience, V. 2017, 10 p.

Thankachan, A. and A. B. Anitha. 2015. System approach for optimal operation of water resources schemes in Kuttiadi river basin, Kerala. Aquatic Procedia, 4: 593-600.