برنامه‌ریزی تخصیص بهینه منابع آب در سطح حوضه آبریز با استفاده از تلفیق مدل شبیه‌سازی MODSIM و الگوریتم بهینه‌سازی فاخته (COA)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته کارشناسی ارشد، دانشگاه شهید بهشتی

2 استادیار، دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی

چکیده

تخصیص منابع آب با اطمینان‌پذیری مطلوب و رعایت اولویت‌های تخصیص به نیازهای آبی نیازمند مدیریت یکپارچه حوضه آبریز (Integrated River Basin Management) می‌باشد. با توجه به پیچیدگی‌های این موضوع، استفاده از مدل‌های برنامه‌ریزی منابع آب در سالهای اخیر بسیار کارگشا بوده است. در این راستا در تحقیق حاضر، مسأله بهره‌برداری بهینه از منابع آب حوضه آبریز گرگانرود با استفاده از تلفیق مدل MODSIM بعنوان مدل شبیه‌ساز و الگوریتم بهینه‌سازی فاخته (Cuckoo Optimization Algorithm) بعنوان الگوریتم بهینه‌ساز و توسعه مدل COA-MODSIM مورد تحلیل و بررسی قرار گرفته است. تابع هدف مسأله در یک حالت حداکثر سازی حجم تأمین نیازها و در حالتی دیگر حداکثر سازی اعتمادپذیری تأمین و متغیرهای تصمیم مقادیر رهاسازی از مخازن موجود در حوضه گرگانرود (سدهای بوستان، گلستان و وشمگیر) می‌باشند. نتایج بدست آمده حاکی از عملکرد قابل قبول رویکرد شبیه‌سازی- بهینه‌سازی مورد استفاده در تحقیق برای حل مسأله برنامه‌ریزی تخصیص بهینه منابع آب در سطح حوضه آبریز می‌باشد. بررسیها نشان می‌دهند که درشرایط رویکرد شبیه‌سازی-‌ بهینه‌سازی نسبت به شبیه‌سازی وضع موجود، میزان تامین نیازهای آبی حوضه با لحاظ جریانهای آب برگشتی در حدود 36 % افزایش و جریان خروجی از حوضه در حدود 24% کاهش می‌یابد. این نتایج بیانگر اهمیت اتخاذ سیاستهای بهره‌برداری بهینه از مخازن سیستم به منظور افزایش میزان تأمین نیازهای آبی و کاهش اتلاف منابع آبی در سطح حوضه آبریز می‌باشد.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Optimum Water Resources Allocation Planning at Basin Scale by Integrating MODSIM and Cuckoo Optimization Algorithm

نویسندگان [English]

  • E. Mohsenizadeh 1
  • M. Shourian 2
1 M.Sc. Graduate, Department of Civil, Water and Environmental Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran
2 Assistant Professor, Department of Civil, Water and Environmental Engineering, Shahid Beheshti University, Tehran, Iran.
چکیده [English]

In today's world, increasing water needs because of increasing in human population and the advancement of industry and agriculture is inevitable. On the one hand the restrictions and the principle of sustainability in the management of water resources, water supply and all the existing requirements made it impossible. To understand systematic approaching and integrated management of water resources allocation need to know the rules of programming. This method can estimate how to achieve the goals of water resources management. According to the characteristics of different methods used in water resources planning topics, can be concluded that the effective optimization of process issues of water resources management at basin level requires the combination use of a comprehensive simulation model with capability of fixing details at the basin scale and an optimization algorithm with capability of having many decision variables, and appropriate speed to the convergence response of optimization problem and also the lack of need to change the current relationships and equations on the question form. The factors enumerated show the necessity of doing this research, in this regard, the optimum utilization of the water system's tank with the optimum allocation on the basin with the combination of MODSIM model as a simulation model and COA (Cuckoo Optimization Algorithm) as an optimum algorithm, were reviewed. Feature of MODSIM model in direct contact with the COA algorithm can be outlined for this remarkable method.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Water resources planning
  • optimum allocation
  • River basin
  • MODSIM
  • Cuckoo Optimization Algorithm
Ahamadi A, Zadehvakili N, Safavi HR, Ohab Yazdi SA (2015) Development of a dynamic planning model for surface and groundwater allocation, Case Study: Zayandehroud river basin. Journal of Iran-Water Resources Research, 11 (1):21-31 (In Persian)

Ghadami SM, Ghahraman B, Sharifi MB, Rajabi Mashhadi H (2009) Optimization of multireservoir water resources systems operation using genetic Algorithm. Journal of Iran-Water Resources Research, 5(2):1–15 (In Persian)

Hosseini-Moghari SM, Morovati R, Moghadas M, Araghinejad S (2015) Optimum operation of reservoir using two evolutionary algorithms: Imperialist Competitive Algorithm (ICA) and Cuckoo Optimization Algorithm (COA). Water Resources Management 29(10):3749-3769

Karimi M (2011) Comparing WEAP and MODSIM in priority-based allocation modelling of Water Resources at basin scale. Master of Science Thesis, Supervisor: Mousavi SJ. Amirkabir University of Technology, Tehran, Iran (In Persian)

Kheirandish A, Farzin S (2016) Water allocation modeling using WEAP in Kamal Saleh dam. 6th National Conference on Water Resources Management, University of Kurdistan, Sanandaj, Iran (In Persian)

Labadie J (2006) MODSIM: Decision support system for integrated river basin management. Diss. International Environmental Modeling and Software Society

Mahab-Ghods Consulting Engineers (2013) National water master Plan. Gorganroud basin, surface Water Resources Report. Tehran, Iran (In Persian)

Parsapour-Moghaddam P, Abed-Elmdoust A, and Kerachian R (2015) A Heuristic evolutionary game theoretic methodology for conjunctive use of surface and groundwater resources, Water Resources Management, 29(11):3905-3918

Rahimi A (2015) Water resources allocation conflict resolution using game theory approach, Case Study: Bukan dam. Master of Science Thesis, Supervisor: Shourian M. Shahid Beheshti University, Tehran, Iran (In Persian)

Shourian M, Mousavi SJ, Tahershamsi A (2008) Basin-wide water resources planning by integrating PSO algorithm and MODSIM. Water Resources Management, 22(10):1347-1366