بخشی از مقاله
چکیده
در بسیاری از مناطق، سدهای ذخیره ای وظیفه تامین آب پایین دست خود را بر عهده دارند لذا بهره برداری بهینه از مخازن یکی از مهم ترین بخش های مدیریت منابع آب سطحی بوده و روش های بهینه سازی گوناگونی در این زمینه استفاده شده اند، که پرکاربردترین آنها روش های فراکاوشی می باشند. در این مقاله از دو الگوریتم جهش قورباغه - SFLA - و ژنتیک - GA - در بهینهسازی میزان رهاسازی آب از مخزن سد بازفت واقع در استان چهار محال بختیاری استفاده شد و میزان تابع هدف بدست آمده از فرآیند بهینه سازی این دو الگوریتم با یکدیگر مقایسه شد. نتایج نشان داد که الگوریتم SFLA عملکرد بهتری در فرآیند بهینه سازی تابع هدف نسبت به الگوریتم GA از خود به نمایش خواهد گذاشت و میتواند جایگزین مناسبی در مسائل بهینهسازی در بهرهبرداری از مخازن باشد.
-1 مقدمه
پیشرفت علم در روشهای بهینهسازی باعث شده که در سال های اخیر الگوریتم های بهینه سازی قدرتمندی در زمینه بهینه کردن منابع ارائه گردد که کارکرد اکثر این روشها با الهام گیری از طبیعت می باشد. استفاده از الگوریتم های بهینه سازی قدرتمند می تواند دقت محاسبات را افزایش داده و باعث بهینه سازی در مصرف منابع حیاتی بشر شود. بنابراین هرچه الگوریتمهای بهینهسازی در دقت و زمان انجام محاسبات عملکرد بهتری داشته باشند، میتوان به مدیریت بهتری در استفاده از منابع دست یافت.
با توجه به اینکه در سال های اخیر اهمیت موضوع کمبود آب در اکثر جوامع بشری افزایش یافته است سعی در پیدا کردن راهکارهای مختلفی در جهت کنترل منابع آب و جلوگیری از هدر رفتن آن می شود. در این بخش به برخی تحقیقاتی که در این زمینه در سال های گذشته انجام گرفته می پردازیم. در سال Ramesh, Teegavarapu and Simonovic - 2002 - 2002 با استفاده از الگوریتم تبرید شبیه سازی شده 1 - SA - به بهینه سازی در کاهش هزینه تولید برقابی پرداخته شد.
موسوی و بنعلی به ترتیب در سال Mousavi, - 2005 - Ponnambalam and Karray با استفاده از برنامهریزی پویا - DP - 2 به بهینهسازی بهرهبرداری از مخزن سد پرداخته شد. نجفی و همکاران در سال 1384 - نجفی، هاشمپور و خیاط خلقی - 1384 با استفاده از برنامه ریزی خطی - LP - 3 به بهینه سازی در بهره برداری از مخازن پرداخته شد. همچنین در سال - Jalali, Afshar and Marino 2006 - 2006 با استفاده از الگوریتم کلونی مورچه - ACO - به بهینهسازی عملکرد مخزن پرداخته شد و نتایج مطلوبی حاصل گردید.
چن و همکاران در سال - 2007 - Chen, Mcphee and Yeh 2007 با استفاده از الگوریتم چندهدفه ژنتیک - MMGA - 4 به بهینهسازی منحنیهای فرمان در مخزن سد پرداختند. در سال Karamouz, Ahmadi - 2009 - and Moridi 2009 با استفاده از الگوریتم 5GA به بهینهسازی کیفی و کمی آب خروجی از مخزن سد پرداختنه شد. رگووار و همکاران در سال Regulwar, Choudhari and Raj - 2010 - 2010 با استفاده از الگوریتم تکامل تفاضلی - DE - 6 به بهینهسازی میزان تولید برق در مخزن سد پرداختند. در سال - Zhang et al, 2013 - 2013 با استفاده از الگوریتم 7PSO به بهینهسازی نرخ ساعات مطلوب تخلیه مخزن پرداخته شد. همچنین در سال - Zhang et al, 2014 - 2014 با استفاده از الگوریتم PSO به بهینهسازی میزان سود در تولید برق و توزیع آب مخزن پرداخته شد.
در سال - 1392عروجی، بزرگ حداد و فلاح مهدیپور ، - 1392 با استفاده از الگوریتم 8SFLA به بهینه سازی در تخمین ضرایب مدل روندیابی سیلاب پرداخته شد و نتایج مطلوبی حاصل گردید. در این مقاله سعی خواهد شد تا با ارائه روشی نوین به بهینهسازی بهرهبرداری از مخازن سدها پرداخته شود که در این تحقیق بصورت مطالعهموردی بر روی مخزن سد بازفت مطالعه انجام گرفت.
برای این امر، از الگوریتم بهینهسازی جهش قورباغه که یک روش جدید و قدرتمند در زمینه بهینهسازی بشمار میآید، استفاده خواهد شد. از الگوریتم SFLA در سالهای اخیر تحقیقات موثری در زمینههای مختلف صورت گرفته که در این تحقیق با استفاده از این روش به بهینهسازی کمی در بهرهبرداری از مخزن سد بازفت پرداخته میشود و در انتها نتایج آن با نتایج بدست آمده از الگوریتم GA مقایسه خواهد شد.
-1-2 الگوریتم جهش قورباغه
الگوریتم SFLA یا جهش قورباغه در سال Eusuff and - 2003 - Lansey 2003 توسط ایوساف و لنسی مطرح شد که چند سال بعد در سال - Eusuff and Lansey 2006 - 2006 بعنوان یک الگوریتم بهینهسازی توسعه یافت. این الگوریتم با الهامگیری از رفتار قورباغهها در پیدا کردن غذا توسعه یافته که هر قورباغه بیانگر یک راه حل برای بهینهسازی میباشد.
در این الگوریتم هر قورباغه قادر است بر سایر قورباغهها اثر بگذارد. در این روش اطلاعات هر مجموعه با سایر مجموعهها به اشتراک گذاشته میشود و جستجوی محلی و کلی تا برآورده شدن معیار هدف ادامه خواهد یافت. در این الگوریتم جمعیتی از قورباغهها بطور تصادفی تولید خواهند شد که برای یک مسئله با D متغیر تصمیم موقعیت هر قورباغه بصورت رابطه - 1 - میباشد : که در آن i شمارنده و xi قورباغه iام در مسئله میباشد.
ترتیب قرارگیری قورباغه ها در صورتی که مسئله کمینهسازی باشد صعودی و در مسئله بیشینهسازی این ترتیب بصورت نزولی خواهد بود. این الگوریتم شامل M مجموعه است که در هر مجموعه N قورباغه قرار میگیرد. ترتیب جایگذاری قورباغهها به نحوی است که قورباغه اول در مجموعه اول و قورباغه دوم در مجموعه دوم قرار میگیرد و این روند تا قورباغه iام ادامه خواهد یافت که در مجموعه iام قرار میگیرد. سپس قورباغه - i+1 - ام در مجموعه اول قرار میگیرد و این روند تا پر شدن همه مجموعهها ادامه خواهد داشت.
-2-2 مطالعه موردی
در این مقاله از مخزن بازفت واقع در استان چهار محال بختیاری بعنوان مطالعه موردی استفاده و اطلاعات آماری این مخزن طی سال های 1365 تا 1375 تهیه شده است - حسینی موغاری و بنی حبیب . - 1393 سد بازفت بصورت سدی بتنی دوقوسی می باشد که با هدف تامین انرژی برقابی در مرز خوزستان و چهارمحال بختیاری واقع در شهر اردل قرار گرفته است. در جداول - 1 - و - 2 - بترتیب آبدهی ورودی به مخزن و نیاز آبی پاییندست مخزن بازفت در این مدت نشان داده شده است.
