كاربرد الگوريتم رقابت استعماري در بهينه‌سازي بهره‌برداري مخزن با هدف حداكثر‌سازي تأمين نياز (مطالعه موردي: سد پيشين)

Imperialist Competitive Algorithm Application in the Optimization of the Reservoir Operation with the Objective of Maximization for Water Allocation Case Study: Pishin Reservoir

منابع آب سطحي نقش عمده­ اي در تأمين نياز­ آبي بخش­هاي مختلف كشاورزي، شرب و صنعت دارا مي­باشند. با توجه به تغييرات زماني آب‌دهي رودخانه­ ها و عدم هم‌خواني آن با نياز­هاي موجود، اعتمادپذيري تأمين آب كاهش مي­يابد و باعث بروز خسارت در بخش­هاي مختلف مي ­شود. از همين رو براي استفاده مناسب از آب ذخيره شده در سد­ها بايد به مسأله بهره برداري بهينه از مخازن نگاه ويژه­اي داشت. بهره ­برداري از مخازن سدها از جمله مسائل مهم در مهندسي آب است كه تاكنون از طريق انواع روش­هاي بهينه­ سازي به آن پرداخته شده است. در دو دهه اخير الگوريتم­ هاي فراكاوشي، موفقيت قابل ملاحظه­ اي از خود نشان داده­ اند. در اين تحقيق مقادير بهينه برداشت آب از مخزن سد پيشين با استفاده از الگوريتم رقابت استعماري (ICA) كه يكي از الگوريتم ­هاي پيوسته فراكاوشي مبتني بر تكامل سياسي- اجتماعي است، تعيين شد. مدل­ سازي بهره­ برداري از مخزن سد پيشين براي يك دوره 12 ماهه كه ميانگين دوره 41 ساله (82-1341)، مي­باشد، صورت گرفت. تابع هدف به صورت مجموع مربعات اختلاف رهاسازي از تقاضاي مخزن در هر دوره تعريف شد. عملكرد الگوريتم رقابت استعماري با الگوريتم ازدحام ذرات و روش سياست بهره­ برداري استاندارد مورد مقايسه قرار گرفت. متوسط مقدار تابع هدف در دو الگوريتم ازدحام ذرات و رقابت استعماري به ترتيب برابر 3/9804 و 3/9808 بدست آمد كه نشان دهنده عملكرد يكسان اين دو الگوريتم است. همچنين نتايج نشان داد كه شدت كمبود­هاي حاصل از دو الگوريتم بهينه ­ساز نسبت به روش سياست بهره­ برداري استاندارد، 31/1 درصد كاهش داشته ­است.

Surface waters play a significant role in supplying water for different demands such as agriculture, domestic and industrial. Due to the variation of river discharges and the non-compatibility of this resource with the water demands, water supply reliability reduces and some damages are inflicted. Therefore, for appropriate use of water in the reservoir, the reservoir operation should be considered. Reservoir operation is performed using different optimization methods. Heuristic algorithms showed a suitable performance during the last two decades. In this study optimized water releases are determined in the Pishin reservoir using Imperialist Competitive Algorithm (ICA) which is based on the social-political evolution. Modeling is done for a 12-month period that is the mean of a 41-years period of hydrological parameters. Objective function is defined as the square of summation between water releases and water demand in each sub-period. Results are compared with the Particle Swarm Optimization (PSO) and Standard Operation Policy (SOP) methods. The mean of the objective function with PSO and ICA is obtained as 3.9804 and 3.9808 respectively, which shows a close estimation of the two methods. The results also show that the content of unmet demand by these two algorithms is 31.1 percent less than SOP method.