15279

15279

طراحي و بهره‌برداري بهينه‌ از مخزن سد بر مبناي اعتمادپذيري با استفاده از روش اتوماتاي سلولي

كارشناسي ارشد

آب

خرداد ماه1394

خرداد ماه1394

دكتر محمدهادي افشار

عمران

چكيده امروزه رشد جمعيت، افزايش استانداردهاي زندگي، مهاجرت از مناطق روستايي به شهري و... منجر به افزايش مصرف آب و الكتريسيته شده است. هدف از طراحي و ساخت سازه هايي نظير مخازن آب و نيروگاه هاي توليد برق نيز برآوردن همين نيازهاي در حال افزايش است. يكي از سازه هاي شناخته شده‌اي كه مي‌تواند در فصول تر آب اضافي را براي فصول خشك ذخيره كند، مخازن سدها است. شيوه بهره برداري از اين مخازن هم به طور گسترده تحت تاثير سياست هاي كنترل سيلاب، نياز آب و همچنين الكتريسيته ( نيروگاه هاي برقابي ) در پايين دست سد است. مدل هاي برنامه ريزي رياضي به صورت گسترده در تحليل سيستم هاي منابع آب به خصوص سيستم مخازن سدها به كار مي‌روند. از آنجايي كه مدل هاي شبيه ساز عملكرد سيستم را تحت شرايط معلوم طراحي و بهره برداري بررسي مي‌كنند، از جنبه محاسباتي كارآيي بيشتري دارند. علاوه بر مدل هاي شبيه ساز، مدل هاي بهينه ساز هم در بهره برداري از مخازن به كار مي‌روند. براي مثال مدل هاي برنامه ريزي خطي (LP)، برنامه ريزي پويا (DP) و روش هاي فراكاوشي نظير الگوريتم ژنتيك (GA) از اين دست مدل ها به شمار مي‌روند. با اينكهپژوهش هاي فراواني در زمينه شبيه سازي و بهينه سازي بهره برداري از اين مخازن با كاربري ذخيره آب و يا برقابي توسط محققان و دانشمندان انجام شده اما تحقيقات اندكي در زمينه بهينه سازي حجم مخازن به خصوص از ديد اقتصادي صورت گرفته است. در تحقيق پيش رو، با به كارگيري الگريتم اتوماتاي سلولي و اضافه كردن قيود اعتمادپذيري و با هدف بهينه كردن حجم مخزن سد، مدلي جهت به دست آوردن حجم بهينه توسعه داده شده است. از دو روش جهت بهينه‌سازي حجم مخزن استفاده شده است، روش اول روشتنصيف(BiSection) است كه طي آن با جايگذاري مقادير مختلف حجم و اجراي مدل، مقادير آزادسازي ماهانه طي افق بهره‌برداري بدست آمده و اعتمادپذيري محاسبه مي‌شود. در تكرار بعدي، حجم با توجه به كمتر يا بيشتر به دست آمدن اعتمادپذيري نسبت به اعتمادپذيري هدف، انتخاب مي شود. اين فرآيند تا رسيدن به حداقل حجم كه اعتمادپذيري موردنظر را تامين مي‌كند، ادامه مي‌يابد. در روش دوم، با به كارگيري الگوريتم كلوني مورچگان (ACO) و تركيب آن با مدل اتوماتاي سلولي بهينه‌سازي توام حجم مخزن و سود حاصل از بهر‌ه‌برداري از مخزن، مدنظر قرار گرفت. در هر دو روش نتايج نشان داد كه با استفاده از مدل‌هاي اراِئه شده، در نهايت جواب بهينه جهت طراحي و بهره‌برداري توام مخزن بدست مي‌آيد. واژه‌هاي كليدي:الگوريتم اتوماتاي سلولي، بهينه‌سازي، اعتمادپذيري،الگوريتم بهينه‌سازي مورچگان، طراحي بهينه، مخزن.