بهينه‌سازي برنامه تخصيص آب در شبكه‌ آبياري بيله‌وار با استفاده از الگوريتم ژنتيك

Optimal Water Scheduling in Bilavar Irrigation Network Using Genetic Algorithm

با افزايش جمعيت و محدوديت منابع آبي، بهره‌برداري صحيح و مناسب از شبكه‌هاي آبياري ضروري است. يكي از دلايل كاهش عملكرد شبكه‌هاي آبياري، توزيع نامناسب آب در سطح اراضي و انشعابات است. با گسترش رايانه و روش‌هاي عددي امكان توسعه مدل‌هاي شبيه‌سازي جريان و بهينه‌سازي توزيع آب در شبكه‌هاي آبياري فراهم شده است. در اين پژوهش، از الگوريتم ژنتيك به منظور تهيه برنامه بهينه توزيع آب در كانال BLMC شبكه بيله‌وار واقع در استان كرمانشاه استفاده شده است. برنامه تحويل و توزيع بهينه به صورت تك هدفي كه شامل حداقل نمودن اختلاف حجم آب تحويلي و مورد نياز هر مزرعه است، ارائه شد. در ابتدا با استفاده از تحليل حساسيت تأثير پارامترها و عملگرهاي الگوريتم ژنتيك بر تابع هدف مورد بررسي شد. مقدار بهينه براي تعداد نسل، اندازه جمعيت ۲۵۰، ۲۰۰ و احتمال تلاقي و احتمال جهش براي بهينه سازي توزع آب به ترتيب ۹۰ و ۱ درصد تعيين شد. در حالتي كه روشن و خاموش شدن پمپ مزارع هر 24 ساعت يكبار اتفاق افتد، اختلاف حجم آب تحويلي و مورد نياز كل مزارع شبكه بيله‌وار براي دهه دوم فروردين و دهه اول خرداد به ترتيب 28910 و 14130 مترمكعب است. همچنين، در اين پژوهش تعدادي از شاخص هاي عملكرد هيدروليكي شبكه براي برنامه آبياري ارائه شده توسط شركت بهره بردار و برنامه تهيه شده با الگوريتم ژنتيك محاسبه گرديد. شاخص كفايت، راندمان و عدالت توزيع در كل شبكه براي برنامه آبياري ارائه شده توسط شركت بهره بردار به ترتيب ۹۷٪، ۰/۷۶ و ۷۶٪ و براي برنامه تهيه شده با الگوريتم ژنتيك به ترتيب ۰/۹۸۵، ۰/۹۹ و ۱٪ است. در اينجا برنامه تهيه شده با الگوريتم ژنتيك داراي شاخص هاي عملكرد هيدروليكي بهتري است.

Proper operation of irrigation networks because of population growth and limited water resources is essential. The poor operational performance of irrigation systems is partly as a result of improper distribution of water to the tertiary units and branches. In this study. the genetic algorithm has used in order to detennine the optimal schedule of water distribution in 13LMC channel of Bilavar network, located in Kermanshah Province. The optimal schedule of water distribution was presented in the form of single purpose, including minimizing the difference between the delivery and required amount of water for each hmn. Initially, the genetic algorithm parameters and operators impact on the objective function were studied using sensitivity analysis. Suitable values for number of generations, population size, crossover and mutation probability for optimizing water distribution was determined to be 250, 200, 90% and I%, respectively. In case of every 24 hours on and off water pump. differences between delivered and needed volume of water for all farms in 13ilavar network, during first I 0 days of April and first week of May, were 28910 and 14130 cubic meters, respectively. In this study, some hydraulic performance indices for irrigation programs presented by operator and program prepared by genetic algorithm were calculated. Adequacy, efficiency and Equity Index in the entire network for irrigation programs offered by the operator company were 0.97, 0.76 and 0.076 and for program prepared by the genetic algorithm, 0.985, 0.99 and 0.01 respectively. Result indicatcthat the program prepared by the genetic algorithm has better hydraulic performance parameters.