عنوان پایان‌نامه
تحلیل ذخیره-آبدهی مخازن آبی با احتساب انواع سیاست های بهره برداری و قیود اعتمادپذیری
- رشته تحصیلی
- مهندسی عمران - مهندسی آب
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه پردیس یک فنی شماره ثبت: 1734;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 57199
- تاریخ دفاع
- ۳۰ دی ۱۳۹۱
- دانشجو
- سهیل برجیان
- استاد راهنما
- رضا کراچیان
- چکیده
- تحلیل ذخیره-آبدهی-اعتمادپذیری، به معنای تعیین حداقل ظرفیت مخزن برای تأمین مقداری معلوم از آبدهی یا حداکثر بده قابل استحصال از مخزن سدی با ظرفیت معلوم، در سطوح مختلف از اعتمادپذیری، یکی از مسائل کلاسیک در تحلیل و طراحی سیستم های مخازن آبی است. حل این مسأله با استفاده از روش های تحلیل سیستم می تواند در قالب فرمول بندی مسأله به شکل یک مدل برنامه ریزی ریاضی خطی یا غیرخطی صورت پذیرد. لحاظ کردن معیار اعتمادپذیری و یا به عبارتی امکان نقض قید مربوط به حداقل بده مورد انتظار از مخزن و یا سایر قیود در درصد مشخصی از مواقع، منجر به شکل گیری محدودیت های احتمالاتی در مسأله می شود. این ملاحظه موجب می شود که مدل برنامه ریزی ریاضی مربوطه به یک برنامه ریزی استوکستیک تبدیل گردد که چگونگی برخورد و حل آن سال ها مورد توجه محققین مختلف بوده است. در این تحقیق ضمن بازگشت و بازبینی مدل های مقید به شانس کلاسیک، نسخه جدیدی از این مدل ها ارائه می گردد که اعتمادپذیری تأمین نیاز را بر خلاف مدل های کلاسیک، به صورت میانگین بلندمدت و نه فصلی اعمال می کند. همچنین نسخه احتمالاتی ضمنی مدل های مقید به شانس در قالب مدل برنامه ریزی غیرخطی عدد صحیح مختلط (MINLP) ارائه شده است. در قالب فرمول بندی و حل این مدل ها، اثرات اعمال شاخص اعتمادپذیری به شکل فصلی یا میانگین بلندمدت و همچنین نوع سیاست بهره برداری از مخزن بر ظرفیت مورد نیاز مخزن، معین شده است. نتایج مدل سازی نشان می دهد که 1- اعمال قید اعتمادپذیری از نوع فصلی در برابر اعتمادپذیری از نوع میانگین بلندمدت که در سایر مدل ها از جمله مدل های شبیه سازی لحاظ می گردد، و 2- نوع سیاست بهره برداری خطی اعمال شده خصوصاً سیاست کلاسیک خطی وابسته به ذخیره مخزن (S-type)، دو دلیل عمده در برآورد دست بالای ظرفیت مخزن در مدل های مقید به شانس با قوانین بهره برداری خطی می باشند. سپس مدل احتمالاتی ضمنی به مدلی با قابلیت لحاظ کردن سایر معیار های مهم عملکردی، یعنی برگشت پذیری و آسیب پذیری بسط داده شده است. در ادامه مدل احتمالاتی ضمنی برای یک مسأله چندمخزنه بسط داده شده است. در خاتمه نیز کارایی مدل های ارائه شده در طراحی سیستم انتقال آب از حوزه آبریز بشار به حوزه زهره، واقع در استان کهگیلویه و بویراحمد مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج بیانگر انعطاف پذیری مناسب فرمول بندی مدل های از نوع MINLP ارائه شده در طراحی و بهره برداری بهینه سیستم مخازن همراه با امکان اعمال انواع سیاست های بهره برداری و قیود اعتمادپذیری تأمین نیاز های آبی است. علی رغم آن ضرورت استفاده از متغیر های دو مقداره در فرمول بندی این مدل ها بار محاسباتی لازم برای حل آن ها را به طور قابل ملاحظه ای افزایش می دهد.
- Abstract
- Storage-yield-reliability analysis which is referred to determining the minimum needed reservoir capacity to supply a specified yield, or determining the maximum obtainable yield from a reservoir with a given capacity, in different levels of reliability, is a classic problem in analysis and design of water reservoir systems. Solving of this problem with the use of methods of system analysis, could be conducted in form of a linear on nonlinear mathematical programming problem. Considering criterion reliability or in other words, possibility of violation of constraint on minimum expected yield from reservoir, or other constraints, in specified percent of times, leads to formation of probabilistic constraints in the problem. This consideration converts the programming model to a stochastic programming model, which encountering and solving it has been regarded by researchers, for many years. In this research, along with reviewing classic chance-constrained models, a new version of these models is presented in which, unlike the classic models demand-supply reliability is considered as average of long-term, instead of seasonal. Also the implicit probabilistic version of chance-constrained model in form of mixed-integer nonlinear programming (MINLP) models has been presented. Having solved these models, effects of imposing of criterion reliability, in form of seasonal or long-term average, and type of operation policy on the needed reservoir capacity, have been determined. The results of modeling show that 1- Imposing seasonal reliability constraint versus long-term average, which is used in other models such as simulation models, 2- Type of imposed linear operation policy, specially the classic linear policy, which is depended to storage of reservoir (S-type), are two major causes of reservoir capacity overestimation in chance-constrained models with linear operation rules. Afterward, the implicit probabilistic model is extended to a model with the capability of considering other important performance criteria, namely resilience and vulnerability. Also the implicit probabilistic model has been extended for a multireservoir problem. Finally, application of presented models have been evaluated in optimum design and management of a water transfer system from Bashar basin to Zohre basin, in Kohgilooye va Boyerahmad province. Results show appropriate flexibility of MINLP models in optimal design and management of reservoir systems, along with possibility of applying different types of operation policies and water-supply reliability constraints. Despite that, necessity of use of binary variables in formulation of these models considerably increases computational loads to solve them.
