استفاده الگوريتم تكامل تفاضلي در بهينه سازي و مدل سازي تلفيقي هيدروليك و منابع آب (مورد مطالعاتي: فلات مركزي ايران)

Using Differential Evolution Algorithm for Optimizing and Modeling of Integrated Hydraulic and Water Resources (Case Study: The Central Plateau of Iran)

پراكنش منابع آب و بارندگي‌ها در سطح كشور متناسب نيستند، از اين رو انتقال بين‌حوضه‌اي آب در قالب طرح‌هاي آبي براي جمع‌آوري، انتقال و ايجاد كيفيت مناسب براي توسعۀ موزون فعاليت‌هاي انساني لازم است. اين نوع طرح‌ها با توجه به مخزن بالادست و تونل انتقال آب به پايين‌دست شرايطي تركيبي از مسائل هيدرولوژيكي (تراز آب مخزن) و هيدروليكي (هيدروليك لوله يا تونل انتقال) را در خود جاي داده است. به همين دليل، تحليل و بررسي اين مسايل براي به‌دست آوردن شرايط مورد نظر بايد همزمان صورت گيرد. در اين تحقيق، چهار سد (يلان، پشندگان، گوكان و زاينده‌رود) و سه تونل براي انتقال آب از سد يلان به سد زاينده رود در نظر گرفته شده است. براي مدل‌سازي و بهينه‌سازي اين مطالعه، همزمان دو الگوريتم با يكديگر و با نرم‌افزار EPANET به-صورت ديناميكي ارتباط دارند و مدل منابع آب، هيدروليك و الگوريتم تكامل تفاضلي را حل مي‌كند. از آنجا كه انتقال آب در تونل‌ها به‌صورت تحت فشار است و كل مطالعه براي راندمان انتقال آب 95 درصد تعريف شده است، با افزايش ارتفاع هريك از سدها لازم است قطر تونل انتقال كاهش يابد تا بتواند راندمان مذكور را داشته باشد. نتايج تحقيق نشان مي‌دهد كه الگوريتم تكامل تفاضلي در حالتي كه ضريب مقياس و ضريب احتمال تركيب (F و Cr) برابر 5/0 و 5/0 و جمعيت اوليه 1000 عضوي و نسل 1500تايي است بهترين جواب را از نظر هزينه ارائه مي‌دهد. هزينۀ بهينۀ ارائه شده با الگوريتم تكامل تفاضلي براي راندمان انتقال 95 درصد برابر 5/14014 ميليارد ريال است.

Since the distribution of water resources and rainfall in the country is not proportionate. Inter-basin water transfer in the form of water projects for the collection, transmission and creation of appropriate quality for development of human activity is necessary. On the other hand, this type of plan according to the upstream reservoir and downstream water transfer tunnel has combination of problems hydrology (water level of the reservoir) and hydraulic (hydraulic pipe or tunnel). The hydrology and hydraulic analysis to obtain the desired conditions should be simultaneous. In this studied four dams (Yalan, Pashanedegan, Gokan and Zayanehroud) and three tunnels to transfer water from the Yalan dam to Pashandegan dam have been used. In order to simulate and optimize this project, two algorithms associated with each other and connected to EPANET dynamically for solving water resources and hydraulic model and differential evolution algorithm. Since the water in the tunnels is under pressure for the entire study for water transfer efficiency of 95 percent is defined, by increasing the height of each of the dams should reduce the tunnel diameter. The results showed that weighting factor of 0.5 and crossover constant of 0.5 and population and generation of 1000 and 1500 respectively has provided an optimal solution in DE algorithm. Optimal cost by 95% transfer efficiency is equal to 14014.5 Billion riyals.