عنوان پایان‌نامه
تعیین رقوم و استخراج دستورالعمل بهره برداری انتخابی از دریچه های آبگیر مخازن به منظور کنترل نیاز دمایی زیست محیطی
- رشته تحصیلی
- مهندسی کشاورزی - مهندسی منابع آب
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 6649;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 71814
- تاریخ دفاع
- ۲۹ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- شیما سلیمانی
- استاد راهنما
- امید بزرگ حداد
- چکیده
- مخازن سدها به دلیل افزایش زمان ماند آب و ایجاد پدیده لایه¬بندی حرارتی موجب تغییر کیفیت آب خروجی از سد نسبت به آب ورودی به آن می¬شوند. لذا هدف اساسی در این تحقیق کمینه¬سازی انحراف رژیم دمایی رودخانه پایین¬دست از رژیم دمایی طبیعی آن با استفاده از راهکار برداشت انتخابی از دریچه¬های آبگیر در طول دوره بهره-برداری است. بدین منظور در این تحقیق لایه¬بندی حرارتی سد سد کرخه واقع در ایران طی دوره زمانی 15 ساله (1374-1359) با استفاده از مدل دوبعدی CE-QUAL-W2 شبیه¬سازی می¬شود. مسئله مورد نظر در این تحقیق یک مسئله بهینه¬سازی است و به منظور رسیدن به جواب بهینه ، مستلزم ترکیب مدل شبیه¬ساز با الگوریتم¬های فراکاوشی می¬باشد. مدل دو بعدی هیدرودینامیک و کیفیت آب CE-QUAL-W2 به منظور شبیهسازی دقیق دمای آب خروجی از مخزن نیاز به سری زمانی داده¬های هواشناسی، هیدرولوژیکی، کیفیت آب، دبی خروجی از مخزن و ... در مقیاس زمانی کوتاه مدت (ساعتی) دارد. حل معادلات عددی دو بعدی هیدرودینامیک و کیفیت آب CE-QUAL-W2 در پیکرههای آبی، مشکلات و هزینههای محاسباتی قابل توجهی را تحمیل نموده و در نتیجه حل مدل شبیه-سازی-بهینه¬سازی ناممکن یا بسیار زمان¬بر می¬گردد. لذا در این تحقیق با استفاده از داده¬های تاثیرگذار با میانگین زمانی مناسب در تخمین دمای آب خروجی از مخزن، دمای آب خروجی از مخزن سد کرخه با استفاده از روش ماشین بردار پشتیبان (SVM) داده¬کاوی می¬شود. مدل داده¬کاوی LIBSVM در نقش مدل جایگزین مدل CE-QUAL-W2 با الگوریتم بهینه¬سازی ژنتیک (GA) تلفیق می¬گردد و الگوریتم LIBSVM-GA به منظور تعیین تراز مناسب برداشت آب و استخراج دستورالعمل بهره¬برداری بهینه انتخابی از دریچه¬های آبگیری با هدف کنترل دمای زیست-محیطی توسعه می¬یابد. نتایج بیان می¬کند که الگوریتم توسعه¬یافته زمان محاسباتی را به طرز فوق¬العاده¬ای کاهش می-دهد. بر اساس نتایج حاصل، برداشت آب از دریچه¬های واقع در ترازهای (140،120، 163 و 181 متری از آب دریا) در بازه¬های زمانی10 روزه در طول دوره بهره¬برداری منجر به کم¬ترین تخطی دمای آب خروجی مخزن نسبت به دمای طبیعی رودخانه میگردد.
- Abstract
- Due to increase of water retention time and development of thermal stratification in reservoirs, the quality of reservoir outlet water changes rather than inflow to the reservoir. One of the most important concerns is maintaining the environment health and related ecosystem to it in the present century. Selective withdrawal of reservoir intakes including selective quantity and time for releasing of each of intakes is one of the important strategies to control downstream and reservoir water quality. As a result, Withdrawal of diffrent reservoir layers can be possible. Hence, in this research, the main goal is minimizing devitation of downstream thermal regym from it’s own natural thermal regyme using selective withdroawl of multiple intakes during operational time. Then, the thermal stratification and outlet water temperature of Karkhe reservoir located in Iran for 15 years (1981-1995) is simulated by CE-QUAL-W2 model. Since the present problem is an optimization problem and the simulation model should be incorporated with an optimization algorithm in order to achieve the optimal solution. As a result of the increase in the simulation model dimensions, difficulties and computational costs of the simulation models dramatically increase. Therefore, in this research a data mining model called LIBSVM is trained by CE-QUAL-W2 data and is used as a surrogate model of CE-QUAL-W2 model to incorporate with optimization genetic algorithm (GA). Then LIBSVM-GA is developed to determinate the levels and extract the selective operational rules of reservoir intakes for thermal control of environmental demand. The results indicate that the developed algorithm dramatically decreases the computational time. Besides, the withdrawal control possibility of different intakes (120, 140, 163 and 181meters than sea surface level) in time intervals of 10 days has the the miniest deviation of inflow temperature from outflow temperature in each time interval during operating peried.
