بهینه‏ سازی بهره‏ برداری از مخزن در شرایط بحرانی وقوع سیلاب بر‏اساس الگوریتم شبیه‏ سازی بازپخت مطالعه‏‏ ی موردی: سد مخزنی البرز

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، دانشکده مهندسی زراعی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری، ساری، ایران

2 عضو هیئت علمی دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

3 گروه مهندسی آب- دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری

چکیده

سد مخزنی چند منظوره‏ ی البرز در حوضه‏ ی آبریز پاشاکلای بابل در استان مازندران واقع شده است. بهره‏ برداری بهینه از حجم آب ذخیره شده در مخزن این سد از موضوعات قابل توجه مدیران و بهره‏ برداران است. در تهیه ‏ی منحنی فرمان سد البرز، هدف کنترل سیلاب مطرح نگردیده و منحنی فرمان صرفاً از نقطه ‏نظر بهره ‏برداری مناسب برای تأمین نیازهای شرب و کشاورزی تهیه شد. با توجه به حداکثر سیلاب محتمل سد (5/1466 متر مکعب بر ثانیه) و حداکثر ظرفیت تخلیه‏ کننده‏ های تعبیه شده در سد (1183 متر مکعب بر ثانیه) و عدم نصب سرریز جانبی و فیوز پلاگ در محل سد، تهیه ‏ی منحنی فرمان سد در شرایط سیلابی از الزامات است. در این پژوهش، به ‏منظور مدیریت و مهار سیلاب‏ های ورودی، یک مدل ریاضی شبیه ‏سازی-بهینه ‏سازی سیلاب تهیه شد که قابلیت انجام روندیابی بهینه‏ ی سیلاب با دوره‏ های بازگشت مختلف، با هدف کمینه ‏سازی خسارت ناشی از سیلاب را دارد. در ‏صورت تجهیز نمودن حوضه‏ ی آبریز سد به سیستم هشدار سیلاب به‏ منظور اطلاع از زمان وقوع و حجم سیلاب، می‏توان به مدیریت بهینه‏ ی مخزن در شرایط بحرانی وقوع سیلاب و کمینه‏ سازی خسارت ناشی از آن پرداخت. نتایج نشان داد که برای به حداقل رساندن خسارت ناشی از سیلاب 10000 ساله و ، به ترتیب به 10 و 35 ساعت پیش تخلیه‏‏ ی مخزن نیاز است تا در لحظه‏ ی ورود سیلاب، تراز مخزن به ترتیب حدود 5/0 و 4 متر پایین ‏تر از تراز نرمال سد قرار گیرد.

کلیدواژه‌ها


Simonovic S.P. and Ahmad S. (2000). System dynamics modeling of reservoir operation for flood management. Journal of Computing in Civil Engineering, 14 (3): 190-198.

2. یخکشی م. (1391). مدیریت سیلاب در سیستم رودخانه- مخزن (مطالعه موردی: سد نرماب). پایان‏نامه کارشناسی ارشد گروه مهندسی آب، دانشکده مهندسی آب و خاک، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان.

1. یزدی ج. (1392). بهینه‏سازی اقدامات کنترل سیلاب در حوضه‏های آبریز با رویکرد غیر قطعی. رساله دکتری گروه مهندسی عمران، دانشکده مهندسی عمران و محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس.

2. کابوسی ک. و جلینی ر. (1395). بررسی شاخص‏های کارآیی و نقش مخازن تأخیری در کنترل سیلاب خروجی از حوضه (مطالعه‏ی موردی: حوضه‏ی جعفرآباد استان گلستان). نشریه‏ی حفاظت منابع آب و خاک، 5 (4): 46-35.

3. Malekmohammadi B., Zahraie B. and Kerachian R. (2011). Ranking solutions of multi-objective reservoir operation optimization models using multi-criteria decision analysis. Expert Systems with Application, 38: 7851–7863.

4. He Y., Xu Q., Yang SH. and Liao L. (2014). Reservoir flood control operation based on chaotic particle swarm optimization algorithm. Applied Mathematical Modelling, 38: 4480–4492.

5. Chou F.N-F. and Wu C-W. (2015). Stage-wise optimizing operating rules for flood control in a multi-purpose reservoir. Journal of Hydrology, 521: 245–260.

6. Luo J., Qic Y., Xie J. and Zhang X. (2015). A hybrid multi-objective PSO–EDA algorithm for reservoir flood control operation. Applied Soft Computing, 34: 526–538.

7. Zargar M., Samani H.M.V. and Haghighi A. (2016). Optimization of gated spillways operation for flood risk management in multi-reservoir systems. Natural Hazards, 82: 299–320

8. Uysal G., Akkol B., Topcu M.I., Sensoy A. and Schwanenberg D. (2016). Comparison of different reservoir models for short term operation of flood management. 12th International Conference on Hydro informatics, Procedia Engineering 154: 1385–1392.

9. Qi Y., Yu J., Li X., Wei Y. and Miao Q. (2017). Reservoir flood control operation using multi-objective evolutionary algorithm with decomposition and preferences. Applied Soft Computing, 50: 21–33.

10. شرکت مهندسی مشاور ساز آب شرق. (1389). مطالعات بهنگام‏سازی اطلس منابع آب حوضه‏ی آبریز رودخانه‏های مازندران و شرق گیلان. جلد اول (آمار و اطلاعات و بررسی‏های مقدماتی آن).

11. شرکت مهندسی مشاور مهاب قدس. (1387). گزارش پیشرفت کار طرح سد مخزنی البرز.

12. Kirkpatrick S., Gelatt C.D. and Vecchi M.P. (1983). Optimization by simulated annealing. Science, 220: 671-680.

13. Zegordi S.H., Itoh K. and Enkawa T. (1995 a). A knowledgeable simulated annealing scheme for the early / tardy flow shop scheduling problem. International Journal of Production Research, 33: 1449-1466.

14. Metropolise N., Rosenbluth A., Teller A. and Teller E. (1953). Equation of state calculations by fast computing machines. Journal of Chemical Physics, 21: 1087-1092.

15. محسنی موحد ا. (1383). تهیه مدل ریاضی بهینه‏سازی عملکرد هیدرولیکی کانال‏های آبیاری با استفاده از روش آنیلینگ شبیه‏سازی شده  و تعیین ارزش نسبی شاخص‏های ارزیابی. رساله دکتری گروه آبیاری و زهکشی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تربیت مدرس.

16. Wilhelm M.R. and Ward T.L. (1987). Solving quadratic assignment problem by simulated annealing. IIE Transactions. 19 (1): 107-119.

17. زرگر م.؛ سامانی ح.م.و.؛ حقیقی ع. (1394). بهینه‏سازی بهره‏برداری از سرریزهای دریچه‏دار در سیستم‏های چند مخزنه با استفاده از الگوریتم ژنتیک با مطالعه‏ی موردی سیستم سدهای دز و بختیاری. نشریه علمی-پژوهشی هیدرولیک، انجمن هیدرولیک ایران، 10 (2): 43-27.

18. زهرایی ب. و تکشی آ. (1387). کاربرد روش‏های الگوریتم ژنتیک و  نزدیک ترین همسایه در تدوین سیاست‏های بهره‏برداری از مخزن در زمان وقوع سیلاب. مجله علمى-پژوهشى تحقیقاتمنابعآبایران، انجمن علوم و مهندسی منابع آب، 4 (3): 37-27.