
تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 622 |
تعداد مقالات | 6,489 |
تعداد مشاهده مقاله | 8,605,850 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,198,908 |
تعیین سیاست بهینه بهرهبرداری از مخزن به صورت چندهدفه در راستای توسعه پایدار | ||
مجله پژوهشهای حفاظت آب و خاک | ||
مقاله 7، دوره 25، شماره 5، آذر و دی 1397، صفحه 129-148 اصل مقاله (686.77 K) | ||
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/jwsc.2019.14076.2881 | ||
نویسندگان | ||
سید یونس حسینی* 1؛ مهدی ناصری2؛ صادق صادقی طبس3 | ||
1گروه مهندسی عمران دانشگاه بیرجند | ||
2دانشگاه بیرجند استادیار گروه مهندسی عمران | ||
3گروه عمران دانشگاه علم و صنعت ایران | ||
چکیده | ||
سابقه و هدف : مسائل بهرهبرداری از مخزن دارای اهداف مختلف و متنوع هستند که به ندرت منتهی به یک جواب بهینه میشوند و معمولاً در آنها مجموعهای از جوابهای بهینه (پارتو) موجود است. حل مسائل فوق در گذشته تنها با کاربرد روشهای ساده کننده میسر بوده است که از آن جمله میتوان به استفاده از ضرایب وزنی برای اهداف مختلف و تبدیل آنها به یک تابع هدف استفاده کرد. اما در سالهای اخیر با توسعه الگوریتمهای چند هدفه تکامل-گرا، ابزار مناسبی برای حل آنها فراهم شده است. در این راستا، هدف پژوهش حاضر، بررسی کاراِیی الگوریتمهای بهینهسازی چندهدفه MOPSO، SPEA-II و NSGA-II در مسئله بهرهبرداری بهینه از مخزن با استفاده از مدل-های بهرهبرداری LDR، N-LDR جهت تولید پاسخهای بهینه پارتو در راستای توسعه پایدار و مقایسه نتایج با سیاست بهرهبرداری SOP است. مواد و روشها: جهت نیل به هدف مذکور، ابتدا روشهای بهینهسازیNSGA-II , MOPSO و SPEA-II برای هر یک از توابع استاندارد خانواده ZDT با شرایط یکسان (تعداد جمعیت و تعداد اجرا برابر) مورد ارزیابی قرار گرفتند. پس از ارزیابی روشهای بهینهسازی چندهدفه با استفاده از توابع استاندارد خانواده ZDT، مدلهای بهره-برداری از مخزن LDR ،NLDR و SOP در محیط برنامه نویسی MATLAB کدنویسی شده و با روشهای بهینه-سازی چندهدفه تلفیق گردیدند. برای هر یک از دو مدل شبیهسازی-بهینهسازی (LDR و NLDR) دو تابع هدف بدین شرح تعریف گردید، تابع هدف اول کمینهسازی مجموع درصد کمبودهای برآورد نشده و تابع هدف دوم بیشینهسازی اعتمادپذیری که بیشینه آن در شرایط بهرهبرداری SOP حاصل میگردد. مدلهای بهره برداری از مخزن برای یک دوره 37 ساله از سال 1356 تا 1392، جهت یافتن ضرایب مربوطه در هر دو مدل خطی و غیر خطی، در شرایط یکسان برای هر یک از الگوریتمهای بهینهسازی چند هدفه به تعداد 5000 تکرار اجرا گردید و جبهه پارتو بهینه حاصل شد. یافتهها: با بررسی نتایج حاصله مشاهده شد روش SPEA-II در مدل بهرهبرداری NLDR به نتایج مناسبتری دست یافته است لذا از میان پاسخهای جبهه پارتوی بهینه حاصله از این روش، سه پاسخ به عنوان نمونه (با استفاده از معیارهای مختلف) انتخاب گردید و شاخصهای اعتمادپذیری، برگشتپذیری، آسیب پذیری و MSI برای سه پاسخ مذکور محاسبه شد. با مقایسه مقادیر توابع هدف و سایر معیارهای توسعه پایدار در پاسخ NLDR-C و شرایط SOP میتوان مشاهده نمود با بکارگیری مدل بهینهسازی چندهدفه میتوان با میزان کمبود کمتر (MSI 76/21 نسبت به 32/26) تقریبا به ماکزیمم اعتمادپذیری (اعتماد پذیری در شرایط SOP) دست یافت. حال آنکه در پاسخ NLDR-A کمترین میزان کمبود (MSI برابر 02/13) به نسبت سایر پاسخهای نمونه و سیاست SOP به چشم میخورد. نتیجهگیری: با توجه به یافتههای تحقیق مشاهده شد روش بهینهسازی SPEA-II در تمامی توابع استاندارد خانواده ZDT به جبهه پارتوی مطلوبتری نسبت به سایر روشهای بهینهسازی دست یافته است. همچنین این روش در مقایسه با سایر روشهای بهینهسازی دارای جبهه کاملتری از جوابهای پارتو میباشد که این امر نشان از کارایی این روش بهینهسازی در مسائل بهینهسازی چند هدفه دارد. همچنین در رابطه با مدلهای بهرهبرداری LDR و NLDR با تعداد تکرار یکسان، مشاهده شد مدل بهرهبرداری غیرخطی نتایج بهتری از خود نشان داده است که این امر میتواند به دلیل درجه آزادی بیشتر رابطه غیرخطی در تعیین منحنی فرمان رهاسازی مخزن سد باشد. در این تحقیق مجموعهای از جوابهای بهینه (بهینه پارتو) جهت برآورده نمودن اهداف مذکور ارائه گردید. | ||
کلیدواژهها | ||
سیاست بهینه بهرهبرداری"؛ " بهینهسازی چندهدفه"؛ " سد نهرین طبس"؛ " توسعه پایدار | ||
مراجع | ||
1.Ahmadianfar, I., Adib, A., and Taghian, M. 2016. Optimization of fuzzified hedging rules for multipurpose and multireservoir systems. J. Hydrol. Engin. 21: 4.
2.Azadnia, A., and Zahraei, B. 2010. Application of particle swarm optimization in multipurpose reservoir operation. 5th National Congress on Civil Engineering, Ferdowsi University of Mashhan. (In Persian)
3.Azaranfar, A., and Shahsavari, M. 2007. Application of different optimization models in reservoir operation rule curve. 2nd Conference on Water Resources Management, Isfahan University of Technology, Isfahan.
4.Baltar, A.M., and Fontane, D.G. 2008. Use of Multiobjective Particle Swarm Optimization in Water Resources Management. ASCE J. Water Resour. Plan. Manage. 134: 5. 275-265.
5.Bower, B.T., Hufschmidt, M.M., and Reedy, W.W. 1962. Operating Procedures: Their Role in the Design of Water-Resource Systems by Simulation Analyses, Design of Water Resourse Systems. Harvard University Press, Cambridge, Mass.
6.Chang, J.F., Chen, L., and Chang, C.L. 2005. Optimizing reservoir operating rule curves by genetic algorithms. Hydrological Processes. 19: 2277-2289.
7.Coello, C.A.C., Pulido, G.T., and Lechuga, M.S. 2004. Handling multiple objectives with particle swarm.
8.Deb, K., Agrawal, S., Pratap, A., and Meyarivan, T. 2000. A fast elitist non-dominated sorting genetic algorithm for multi objective optimization: NSGA-II. Indian Institute of Technology, Kanpur, India.
9.Emadi, A.R., Ghaderi, K., Mohseni Movahed, S.A.A., and Soleimani, A. 2009. Evaluation of Water supply reliability in reservoir dams by standard operation policy. The First National Conference on Engineering and Management of Infrastructures. Tehran University, Tehran. (In Persian)
10.Fallah-Mehdipour, E., Bozorg Haddad, O., and Mariño, M.A. 2011. MOPSO algorithm and its application in multipurpose multireservoir operations. J. Hydroinform. 13: 4. 794-811.
11.Ghimire, B.N., and Reddy, M.J. 2013. Optimal reservoir operation for hydropower production using particle swarm optimization and sustainability analysis of hydropower. ISH J. Hydr. Engin. 19: 3. 196-210.
12.Gill, M., Kaheil, K., Khalil, Y.H., McKee, A., and Bastidas, L. 2006. Multiobjective particle swarm optimization for parameter estimation in hydrology. Water Resource Research. 42: 7.
13.Hashimoto, T., Stendinger, J.R., and Loucks, D.P. 1982. Reliability, Resiliency and Vulnerability Criteria for Water Resources System Performance Evaluation. Water Resources Research. 18: 1. 14-20.
14.Hsu, N.S., and Cheng, K.W. 2002. Network flow optimization model for basin-scale water supply planning. Water Resource Planning and Management. 128: 2. 102-112.
15.Karamouz, M., and Houck, M.H. 1982. Annual and monthly reservoir operating rules. Water Resources Research. 18: 5. 1337-1344.
16.Khalaf, R., and Shokrollahi, A. 2008. Reservoir operation rule curve of Balarood dam using yield model and simulation technique. 2nd National Conference on Dam and Hydropower, Tehran. (In Persian)
17.Liu, Y. 2009. Automatic calibration of a rainfall-runoff model using a fast and elitist multi-objective particle swarm algorithm Expert Systems with Applications. 36: 9533-9538.
18.Louks, D.P., Stedinger, J.R., and Haith, D.A. 1981. Water Resource Systems Learning and Analysis. Prentice-Hall, Englewood Cliffs, N. J.
19.Moy, W.S., Cohon, J.L., and Revelle, C.S. 1986. A programming model for analysis of the reliability, resilience and vulnerability of a water supply reservoir. J. Water Resour. Res. 22: 4. 489-498.
20.Oliveira, R., and Loucks, D. 1997. Operating rules for multi-reservoir systems. Water Resource Research. 33: 4. 839-852. 21.Parsopoulos, K.E., and Vrahatis, M.N. 2002. Particle swarm optimization method in multi objective problems. Proceedings of the 2002 ACM Symposium on Applied Computing, Madraid, Spain. Pp: 603-607.
22.Reddy, M.J., and Kumar, D.N. 2007. Multi-objective particle swarm optimization for generating optimal trade-offs in reservoir operation. Hydrological Processes. 21: 2897-2909.
23.Sadeghi Tabas, S., Pourreza Bilondi, M., and Taghian, M. 2015. Multi-Objective Optimization of the Hedging Model for reservoir Operation Using Evolutionary Algorithms. J. Water Wastewater (Parallel title). Ab va Fazilab. 26: 5. 14-22. (In Persian)
24.Tabari, M.M.R. 2012. Conjunctive Use of Surface and Groundwater with Inter-Basin Transfer Approach: Case Study Piranshahr Plain. J. Water Wastewater. 22: 80. 103-113.
25.Tabari, M.M.R., Maknoon, R., and Ebadi, T. 2012. Development Structure for Optimal Long-Term Planning in Conjunctive Use. J. Water Wastewater. 23: 84. 56-69.
26.Tabari, M.M.R., and Soltani, J. 2013. Multi-Objective Optimal Model for Conjunctive Use Management Using SGAs and NSGA-II Models. Water resources management. 27: 1. 37-53.
27.Tu, M.Y., Hsu, N.S., Tsai, F.T.C., and Yeh, W.W.G. 2008. Optimization of hedging rules for reservoir operations. Water Resource Planning and Management. 134: 1. 3-13. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 536 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 599 |