عنوان پایان‌نامه
توسعه الگوریتم بهینه‌سازی علف هرز مهاجم در بهره‌برداری بهینه از سامانه مخازن
- رشته تحصیلی
- مهندسی کشاورزی - مهندسی منابع آب
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 6629;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 71935
- تاریخ دفاع
- ۳۰ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- حمیدرضا عسگری
- استاد راهنما
- عبدالحسین هورفر, امید بزرگ حداد
- چکیده
- چکیده به منظور مقابله کردن با مسئله کمبود آب، رویکرد احداث مخازن سطحی و ذخیره کردن آب در دوره¬های پرآب و مصرف آب در دوره¬های کم¬آب، از گذشته تا به امروز مد نظر قرار گرفته است. مدیریت و بهره¬برداری از آب¬های ذخیره شده در مخازن به¬گونه¬ای است که با در نظر گرفتن محدودیت¬های موجود، اهداف مختلفی از جمله تأمین نیاز کشاورزی، شرب، برق¬آبی، کنترل سیل و غیره را برآورده می¬سازد. از این جهت، مسئله برنامه¬ریزی و بهره¬برداری از مخازن سطحی، یک مسئله بهینه¬سازی است که نیازمند اتخاذ سیاست¬ها و قواعد بهینه می¬باشد که بر اساس این سیاست¬های بهره¬برداری بهینه می¬توان به چگونگی تخصیص آب در زمان¬های کم¬آبی و خشک¬سالی و یا در زمان پرآبی و سیلابی بر اساس منابع موجود دست یافت. به منظور بهره¬برداری بهینه از مخزن، باید از الگوریتم¬ها و روش¬های بهینه¬سازی استفاده کرد. این روش¬ها را می¬توان به دو دسته روش¬های کلاسیک و الگوریتم¬های تکاملی یا فراکاوشی تقسیم کرد. در سال¬های اخیر، به دلیل محدودیت¬های روش¬های کلاسیک پژوهش¬گران به استفاده از الگوریتم¬های تکاملی و فراکاوشی که عموما با الهام از طبیعت تولید شده¬اند، روی آورده¬اند. با وجود مطالعات فراوانی که تاکنون در رابطه با بهره¬برداری بهینه از مخازن با الگوریتم¬های تکاملی و فراکاوشی انجام شده ¬¬است، به دلیل تمایل پژوهش¬گران به کاهش خطا در محاسبات، این موضوع هنوز جای مطالعه و بررسی داشته و مورد علاقه محققین آب می¬باشد. از این رو در پژوهش حاضر، الگوریتم بهینه¬سازی علف هرز (WOA) و الگوریتم توسعه یافته آن با عنوان الگوریتم ترکیبی WOAPSO، به منظور بهره¬برداری بهینه از سامانه مخازن استفاده شده است. برای این منظور ابتدا برای نشان دادن توانایی و کارآیی این الگوریتم¬ها به حل مسائل ریاضی مقید و نامقید پرداخته شده است و سپس از WOA و الگوریتم ترکیبی WOAPSO برای بهره¬برداری بهینه از سامانه¬های تک و چندمخزنه با اهداف کشاورزی و تولید انرژی برق¬آبی استفاده شده است و نتایج حاصل از این الگوریتم-ها با جواب بهینه مطلق حاصل از روش برنامه¬ریزی غیرخطی (NLP) و برنامه¬ریزی خطی (LP) به عنوان نماینده روش-های کلاسیک و الگوریتم ژنتیک (GA) به عنوان نماینده الگوریتم¬های فراکاوشی مقایسه شده است. نتایج حاکی از این است که WOA و الگوریتم ترکیبی WOAPSO توانایی بالایی در نزدیک شدن به نقطه بهینه مطلق WOAPSO و الگوریتم ترکیبی WOA NLP و LP حاصل از روشهای و استخراج قواعد بهره برداری بهینه از مخازن دارند.
- Abstract
- Abstract In order to solve the problem of water shortage, the approach of surface reservoirs construction and water storage during high water level periods and water consumption in low water level periods has been considered from past to present. Considering the available restrictions, management and production of the waters stored in the reservoirs can fulfill different goals such as supplying the water demand in agriculture, drinking, hydropower, flood control, etc. Hence, the problem of planning and production of the surface reservoirs is an optimization problem that needs making optimum decisions, policies, and rules. Based on these optimum production policies, it is feasible to achieve the best method of water allocation in low water level and drought periods and/or high water level and floodwater periods based on the available sources. For optimum production of the reservoirs, the optimization algorithms and methods must be used. These methods can be classified into two groups including classic groups and evolutionary algorithms or heuristic. In recent years, the researchers have paid more attention to use of the evolutionary or heuristic algorithms, which have usually been produced according to the nature, because of the restrictions of the classic methods. Although numerous studies have been done in the field of optimum production of the reservoirs by the evolutionary and heuristic algorithms so far, this field is still interesting for the researches and has many gaps for more investigations because of the researchers’ tendency to error reduction. Therefore, in this study, weed optimization algorithm (WOA) and its developed algorithm, titled WOAPSO, have been used for optimum production of the reservoir system. For this purpose, at first to show the ability and efficiency of these algorithms, bound and unbound math problems were solved, and then WOA and WOAPSO combinational algorithms were used for optimum production of single and multi-reservoir systems for agricultural and hydropower energy. The results of these algorithms have been compared with the absolute optimum answer obtained by nonlinear planning (NLP) and linear planning (LP) as the representative of the classic methods and genetic algorithm (GA) as the representative of heuristic algorithms. The results show that WOA and WOAPSO combinational algorithms have high capability to approach the absolute optimum point obtained by LP and NLP methods and extract the optimum reservoir production rules. Keyword: Classical methods optimization, Evolutionary and heuristic algorithms, Single-objective optimization, Reservoir systems opretaion, Downstream supply, Hydropower energy generation, WOA, Hybrid algorithm WOAPSO
