تعيين ظرفيت بهينه مخزن سد با اعمال كنترل روي اعتمادپذيري تامين نياز با استفاده از روش تركيبي برنامه ريزي خطي-الگوريتم ژنتيك

در این مقاله یك مساله كلاسیك در حیطه مطالعات منابع آب و سدسازی یعنی تعیین ظرفیت بهینه مخزن یك سد با هدف تامین نیازهای آبی در شرایط هیدرولوژیك معرف آینده با اعمال كنترل بر سطح اعتماد پذیری تامین نیازها مورد مطالعه قرار گرفته است . حل مساله مذكور در محیط قطعی (Deterministic) با استفاده از تكنیكهای شبیه سازی تكراری و یا روشهای بهینه سازی متعارف كار چندان پیچیده ای نیست. علیرغم آن كه در اغلب مطالعات كاربردی اگرچه هدف تامین نیازهای مختلف آبی توسط ظرفیت ذخیره سد پیگیری می گردد، با این وجود تامین تمامی نیازها در تمامی دوره ها (حتی دوره های خشك) مستلزم طراحی یك سد با ارتفاع بسیار زیاد می باشد كه در اینصورت بخش عمده ای از هزینه و ظرفیت سد صرفاً به جهت تامین نیازها در بخش بسیار كوچكی از كل عمر مفید سد ظرفیت سازی خواهد شد. این رویكرد خصوصاً اگر منابع دیگر تامین نیازهای آبی نظیر آبهای زیرزمینی در منطقه موجود باشد، ممكن است به جهت اقتصادی توجیه پذیر نباشد. بنابراین ضروری است در روش و مدل پیشنهادی این امكان كه دردرصد مشخصی از دوره ها بخشی از نیازها تامین نشود، لحاظ گردد. این ضرورت به ظاهر ساده چنانچه بخواهد در قالب روابط و محدودیتهای یك مدل بهینه سازی ترجمه شود، به معنی استفاده از نوعی محدودیتهای احتمالاتی (Chance Constraints) در مدل است كه در برخی موارد قابلیت نقض را دارند . احتساب اینگونه محدودیتها در مدل بهینه سازی قطعی نیازمند افزودن متغیرهای دومقداره (Binary) در ساختار مدل است. بنابراین فرمولبندی كلی مدل بهینه سازی مورد نظر از نوع یك مدل برنامه ریزی خطی (یا غیرخطی) مختلط با اعداد صحیح (MILP) خواهد بود كه در حیطه مسایل بهینه سازی حل آنها زمانبر و مشكل است. روش مرسوم در حل این مدلها استفاده از تكنیكهای هوشمند شمارشی نظیر الگوریتم شاخه و حد (Branch & Bound) می باشد كه در حضور تعداد زیا د متغیرهای دو مقداره دچار محدودیت و مشكل محاسباتی می گردند. در نتیجه در این تحقیق مدل تركیبی الگوریتم ژنتیك-برنامه ریزی خطی (GA-LP) برای حل مساله بهینه سازی از نوع MILP توسعه یافته كه در آن از قابلیتهای هردو روش الگوریتمهای تكاملی و برنامه ریزی خطی به شكل توام استفاده میگردد. این مدل تركیبی به همراه روش شاخه و حد و روش الگوریتم ژنتیك در بهینه سازی ظرفیت مخزن سد چراغ ویس به عنوان مطالعه موردی استفاده شده و میزان كارایی آنها با یكدیگر مقایسه گردیده است. نتایج حاصله بیانگر قابلیت مطلوب الگوریتم تركیبی پیشنهادی از نظر سرعت محاسباتی و نیز كیفیت جوابها در مقایسه با روش شاخه و حد و الگوریتم ژنتیك در مدل بهینه سازی MILP در مساله مورد مطالعه می باشد.