
تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 622 |
تعداد مقالات | 6,489 |
تعداد مشاهده مقاله | 8,607,069 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,199,469 |
ارزیابی عملکرد الگوریتم بهینهسازی جستجوی اتم در بهرهبرداری بهینه از سامانههای چند مخزنه و تک مخزنه تحت رسوبگذاری (مطالعه موردی: سد دز) | ||
مجله پژوهشهای حفاظت آب و خاک | ||
دوره 29، شماره 2، تیر 1401، صفحه 91-111 اصل مقاله (1.07 M) | ||
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/jwsc.2022.20272.3561 | ||
نویسندگان | ||
محسن مسلم زاده1؛ حجت کرمی* 2؛ سعید فرزین3؛ ایمان احمدیان فر4 | ||
1دانشجوی دکتری گروه مهندسی و مدیریت منابع آب، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران. | ||
2نویسنده مسئول، دانشیار گروه مهندسی آب و سازههای هیدرولیکی، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران. | ||
3دانشیار گروه مهندسی آب و سازههای هیدرولیکی، دانشکده مهندسی عمران، دانشگاه سمنان، سمنان، ایران | ||
4دانشیار گروه عمران، دانشکده مهندسی، دانشگاه صنعتی خاتمالاانبیاء، بهبهان، خوزستان، ایران | ||
چکیده | ||
سابقه و هدف: با توجه به کمبود منابع آب و تقاضای روزافزون بشر، بهرهبرداری بهینه مخازن به یکی از مهمترین موضوعات کلیدی جهان امروز تبدیلشده است. در این راستا بهرهبرداری صحیح و بهینه از سدها یکی از کارآمدترین ابزار مدیریت منابع آب بشمار میرود. نظر به تعداد بالای متغیرهای تصمیم، روابط و قیود موجود در مسائل، مدیریت مخازن و بهینهسازی آنها از پیچیدگیهای زیادی برخوردار است. از اینرو بسیاری از محققین در تحقیقات خود به این موضوع توجه ویژهای داشتهاند. در این پژوهش الگوریتم نوین و بهینهساز جستجوی اتم (ASO) که برگرفته از مفاهیم دینامیک مولکولی است بر روی سامانههای منابع آب چند مخزنه توسعه داده خواهد شد. از طرفی عدم پیاده سازی سیاستهای مناسب در راستای حفاظت از خاک، پدیده مهم فرسایش را بهویژه در اراضی بالادست مخازن در پی داشته که یکی از نتایج منفی حاصل از آن رسوبگذاری خواهد بود. انتقال و انباشت رسوبات معلق، بهنوبه خود منجر به کاهش حجم مفید مخزن خواهد شد که این مهم در اکثر مسائل بهینهسازی مخازن مورد غفلت قرار میگیرد. لکن در این پژوهش بهرهبرداری بهینه سد تک مخزنه توسط الگوریتم ASO با لحاظ آورد رسوب ماهانه مورد بررسی قرار میگیرد. مواد و روشها: در ابتدا عملکرد الگوریتم جستجوی اتم بر روی توابع محک ریاضی بررسی خواهد شد. سپس با انجام تحلیل حساسیت جهت تعیین منطقی ضرایب تأثیرگذار الگوریتم و انتخاب تعداد ذرات و تعداد تکرارهای مناسب هر عملیات، عملکرد الگوریتم بر روی سامانههای متعارف چهار و ده مخزنه تحلیل میشود. در ادامه جهت تأمین آب پاییندست سد دز با رعایت موضوع مهم آورد ماهانه رسوب در مخزن، از الگوریتم جستجوی اتم و چهار الگوریتم رایج دیگر استفاده شده که نتایج آنها با انتخاب معیارهای مقدار تابع هدف، مقادیر RMSE، MAE، NSE,PBIAS بهوسیله تکنیکهای رتبهبندی تاپسیس (TOPSIS) و تاپسیس اصلاحشده (M-TOPSIS) اولویتبندی میگردد. یافتهها: عملکرد الگوریتم جستجوی اتم بر روی سامانههای متعارف چهار و ده مخزنه تحلیلشده که نتایج نزدیکی 33/95 درصدی با جواب بهینه مطلق سیستم چهار مخزنه یعنی مقدار 29/308 و نزدیکی 67/89 درصدی با جواب مطلق سامانه ده مخزنه به مقدار 44/1194 را نشان میدهد. همچنین مقایسه الگوریتم جستجوی اتم و چهار الگوریتم رایج ازدحام سالپ (SSA)، الگوریتم سینوس کسینوسی (SCA)، الگوریتم ازدحام ذرات (PSO) و الگوریتم ژنتیک (GA) در سیستم تک مخزنه تحت رسوبگذاری از برتری مطلق الگوریتم جستجوی اتم (ASO) حکایت داشت. نتیجهگیری: بهکارگیری الگوریتم جستجوی اتم در حل مسائل بهینهسازی مدیریت منابع آب بهویژه با لحاظ موضوع اثرگذاری حفاظت خاک و رسوبگذاری مخازن توصیه میگردد. | ||
کلیدواژهها | ||
بهینهساز جستجوی اتم (ASO)؛ رسوبگذاری مخزن؛ تاپسیس؛ سامانه چند مخزنه؛ آنالیز حساسیت | ||
مراجع | ||
1.Ahmadianfar, I., Heidari, A.A., Noshadian, S., Chen, H., and Gandomi, A.H. 2022. INFO: An efficient optimization algorithm based on weighted mean of vectors. Expert Systems with Applications, 195, 116516.
2.Ashofteh, P.S., Bozorg-Haddad, O., and Loáiciga, H.A. 2020. Logical genetic programming (LGP) application to water resources management. Environmental monitoring and assessment, 192: 1. 1-11.
3.Asadieh, B., and Afshar, A. 2019. Optimization of Water-Supply and Hydropower Reservoir Operation Using the Charged System Search Algorithm. Hydrology, 6: 1. 5.
4.Samadi-Koucheksaraee, A., Ahmadianfar, I., Bozorg-Haddad, O., and Asghari-Pari, S.A. 2019. Gradient evolution optimization algorithm to optimize reservoir operation systems. Water resources management, 33: 2. 603-625.
5.Rabiei, M.H., Aalami, M.T., and Talatahari, S. 2018. Reservoir operation optimization using CBO, ECBO and VPS algorithms. Iran University of Science & Technology, 8: 3. 489-509.
6.Allawi, M.F., Jaafar, O., Hamzah, F.M., Ehteram, M., Hossain, M.S., andEl-Shafie, A. 2018.Operating a reservoir system based on the shark machine learning algorithm. Environmental Earth Sciences, 77: 10. 366.
7.Karami, H., Ehteram, M., Mousavi, S.F., Farzin, S., Kisi, O., and El-Shafie, A. 2019. Optimization of energy management and conversion in the water systems based on evolutionary algorithms. Neural computing and applications,31: 10.5951-5964.
8.He, Z., Wang, C., Wang, Y., Zhang, H., and Yin, H. 2022. An Efficient Optimization Method for Long-term Power Generation Schedulingof Hydropower Station: Improved Dynamic Programming with a Relaxation Strategy. Water Resources Management, 36: 4. 1481-1497.
9.Dogan, M.S., Lund, J.R., and Medellin-Azuara, J. 2021. Hybrid Linear and Nonlinear Programming Model for Hydropower Reservoir Optimization. Journal of Water Resources Planning and Management, 147: 3. 06021001.
10.Azadi, F., Ashofteh, P.S., Shokri, A., and Loáiciga, H.A. 2021. Simulation-Optimization of Reservoir Water Quality under Climate Change. Journal of Water Resources Planning and Management, 147: 9. 04021054.
11.Wang, X., Chen, X., Cui, Q., and Yang, Z. 2019. An improved two-step parameter adjustment method for the optimization of a reservoir operation function model based on repeated principal component analysis and a genetic algorithm. Journal of Hydroinformatics, 21: 1. 1-12.
12.Yaseen, Z.M., Karami, H., Ehteram, M., Mohd, N.S., Mousavi, S.F., Hin, L.S., Kisi, O., Farzin, S., Kim, S., andEl-Shafie, A. 2018. Optimization of Reservoir Operation using New HybridAlgorithm. KSCE Journal of Civil Engineering, 22: 11. 4668-4680.
13.Zhao, W., Wang, L., and Zhang, Z., 2019. A novel atom search optimization for dispersion coefficient estimation in groundwater. Future Generation Computer Systems, 91: 601-610. 14.Zhao, W., Wang, L., and Zhang, Z.B. 2019. Atom search optimization and its application to solve a hydrogeologic parameter estimation problem. Knowledge- Based Systems, 163: 283-304.
15.Sarhan, G.M., Agwa, A.M., andEl-Fergany, A.A. 2019. Steady-State Modeling of Fuel Cells Based on Atom Search Optimizer. Energies (19961073), 12: 10.
16.Too, J., and Rahim Abdullah, A. 2020. Binary atom search optimisation approaches for feature selection. Connection Science, 32: 4. 406-430.
17.Zhao, W., Shi, T., Wang, L., Cao, Q., and Zhang, H. 2021. An adaptive hybrid atom search optimization with particle swarm optimization and its application to optimal no-load PID design ofhydro-turbine governor. Journal ofComputational Design and Engineering, 8: 5. 1204-1233.
18.Diab, A.A.Z., Ebraheem, T., Aljendy, R., Sultan, H.M., and Ali, Z.M. 2020. Optimal design and control of MMC STATCOM for improving powerquality indicators. Applied Sciences,10: 7. 2490.
19.Mirjalili, S., and Lewis, A. 2016. The whale optimization algorithm. Advances in engineering software, 95: 51-67.
20.Chow, V.T., and Cortes-Rivera, G. 1974. Applications of DDDP in water resources planning. Research Rep. 78, Univ. of Illinois, Water Resources Center, Urbana, IL.
21.Murray, D.M., and Yakowitz, S.J. 1979. Constrained differential dynamic programming and its application to multireservoir control. Water Resources Research, 15: 5. 1017-1027.
22.Mosaedi, A., Najafi, S.F.H., Heydarnezhad, M., Nabizade, M., and Meshkati, M.E. 2009. Estimation of sediment volumes in Karaj and Dez reservoirs and their comparison with hydrographic surveying. Journal of Agricultural Sciences and Natural Resources, 16(Special Issue 2). 261-272.
23.Fallahi, F., Beheshti, M., and Marashi, S. 2017. Ranking the environmental sustainability in selected Iranian provinces: A comparison of AHP and TOPSIS methods. J. of Quantitative Economics. 14: 1. 97-118.
24.Ren, L., Zhang, Y., Wang, Y., and Sun, Z. 2007. Comparative analysis of a novel M-TOPSIS method and TOPSIS. Applied Mathematics Research eXpress, 2007. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 412 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 278 |