مقايسه كارآيي الگوريتم هاي فرا ابتكاري گرگ خاكستري و رقابت استعماري در حوزه تخصيص بهينه آب در شبكه آبياري و زهكشي (مطالعه موردي: شبكه صوفي چاي)

سابقه و هدف: كمبود منابع آب يكي از مهمترين مسأله ها در قرن بيست و يكم مي باشد كه جوامع بشري با آن روبرو هستند. رشد جمعيت، فعاليت هاي توليدي صنعتي و كشاورزي، توسعه سريع شهرنشيني و تغييرهاي شديد شرايط آب و هوايي، تأثير زيادي بر منابع آب محدود و محيط زيست در حوضه هاي رودخانه ها به همراه داشته است. تخصيص منطقي و بهينه منبع هاي آب در بين مصرف كنندگان، نيازمند اندازه گيري موثر منابع آب و مديريت يكپارچه آن جهت برقراري عدالت انساني و محيط زيستي مي باشد. بهينه سازي تخصيص منبع هاي آب يك مسأله تصميم گيري بسيار پيچيده در چندين سطح، مرحله، موضوع، هدف و ارتباطات غير خطي مي باشد. با پيچيده تر شدن مسأله هاي مربوط به تخصيص منبع هاي آب، الگوريتم هاي حل آن نيز به تدريج بهبود يافته و استفاده از الگوريتم هاي فراكاوشي هوشمند در بهينه سازي تخصيص منبع هاي آب از برنامه ريزي سنتي رياضي، پيشي گرفته اند. با اين حال، اثربخشي الگوريتم هاي بهينه سازي متعارف از ديدگاه هاي مختلف ايده آل نيست، و مواردي همچون همگرايي، سرعت محاسبه، حساسيت اوليه، و غيره، به دليل پيچيدگي و چند هدف بودن بهينه سازي تخصيص منبع هاي آب، نيازمند مطالعات بيشتري براي بهبود كارايي الگوريتم، و به دست آوردن راه حل مطلوب كلي، مي باشد. مواد و روش ها: الگوريتم گرگ خاكستري از سلسله مراتب رهبري و ساز وكار شكار گرگ هاي خاكستري در طبيعت تقليد مي نمايد. در اين الگوريتم از چهار نوع گرگ خاكستري شامل آلفا، بتا، دلتا و امگا براي شبيه‌سازي سلسله مراتب رهبري استفاده شده است. همچنين الگوريتم رقابت استعماري، نيز با تعدادي جمعيت اوليه تصادفي كه هر كدام از آن ها يك كشور ناميده مي‌شوند، آغاز مي گردد. تعدادي از بهترين عنصرهاي جمعيت (معادل نخبه‌ها در الگوريتم ژنتيك) به عنوان امپرياليست انتخاب مي‌شوند. باقي مانده جمعيت نيز به عنوان مستعمره، در نظر گرفته مي‌شوند. استعمارگران بسته به قدرتشان، اين مستعمرات را با يك روند خاص، به سمت خود مي‌كشند. در اين تحقيق از الگوريتم هاي گرگ خاكستري و رقابت استعماري براي بهينه سازي مقادير منبع هاي آب در طي سال هاي زراعي 92 - 1380 در مورد شبكه آبياري و زهكشي صوفي چاي و سد علويان براي رسيدن به بهينه ترين سياست استفاده شد. سد علويان در استان آذربايجان شرقي در سه كيلومتري شمال شهر مراغه و در نزديكي روستاي علويان، روي رودخانه صوفي چاي احداث شده است، و آب آشاميدني شهرستان هاي مراغه، مياندوآب، بناب، عجب شير و ملكان را تأمين مي نمايد. نتايج و بحث: نتايج حاصل از اجراي الگوريتم گرگ خاكستري، در مقايسه با الگوريتم رقابت استعماري بسيار نزديك به مقدار اندازه گيري شده مقدار آب تخصيص يافته مي‌باشد و اين مسأله بيانگر هم گرايي، كارآيي و راندمان بالاي الگوريتم گرگ خاكستري در سيستم هاي منبع هاي آب مي باشد. بر اين اساس مقادير معيارهاي ارزيابي، در همه منطقه هاي چهارگانه مقادير RMSE الگوريتم گرگ خاكستري نسبت به الگوريتم رقابت استعماري 44% كمتر بوده و مقادير ضريب نش - ساتكليف نيز 64% بالاتر مي باشد. نتيجه گيري: نتايج اين تحقيق نشان داد كه الگوريتم گرگ خاكستري سرعت مناسبي در يافتن جواب بهينه دارد، به عبارت ديگر نرخ هم گرايي بالايي دارد و مي تواند بهينه سراسري را در يك مسأله بهينه سازي پيدا نمايد. در تحقيق حاضر نتايج حاصل از اجرا و بكارگيري الگوريتم گرگ خاكستري با الگوريتم رقابت استعماري مقايسه گرديد. نتايج نشان داد كه در مورد مسأله تخصيص آب در بهره برداري تلفيقي از منبع هاي آب سطحي و زيرزميني، الگوريتم گرگ خاكستري نتايج بهتر و قابل قبول تري بيان مي نمايد.