برآورد حجم بهینه مخزن سد بر اساس سطح اعتمادپذیری تامین نیازها

آب و خاک

مقاله 3، دوره 30، شماره 3 - شماره پیاپی 47، تابستان 1395، صفحه 672-684  

نوع مقاله: مقالات پژوهشی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jsw.v30i3.34436

نویسنده

مهرداد تقیان

دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی رامین خوزستان

چکیده

یکی از مسائل کاربردی و کلاسیک در مطالعات منابع آب، تعیین ظرفیت بهینه مخزن سد برای تامین نیازهای مختلف است. اما تامین کامل نیاز در همه زمان ها از جمله دوره های خشکسالی شدید، مستلزم طراحی یک سد با ارتفاع بسیار زیاد است. این رویکرد به مفهوم تخصیص بخش عمده ای از هزینه و ظرفیت مخزن برای دوره های زمانی بسیار کوچکی از عمر مفید سد است که ممکن است از لحاظ اقتصادی توجیه پذیر نباشد. بنابراین ضروری است در روش و مدل پیشنهادی، تنها برای درصد زمانی مشخصی از دوره آماری مورد نظر، امکان تامین کامل نیازها فراهم گردد که معادل با اعمال قید اعتماد پذیری است. در روش‌های معمول، این مفهوم به ظاهر ساده، مستلزم افزودن متغیرهای باینری (دو مقداره) برای تامین و یا عدم تامین نیاز در ساختار مدل‌های برنامه‌ریزی خطی است که در حضور تعداد زیاد متغیرهای باینری، حل مساله فوق زمان بر یا مشکل خواهد بود. برای توسعه و بهبود روش‌های معمول، در تحقیق حاضر به جای مدل های مختلط برنامه ریزی خطی اعداد صحیح، از یک مدل شبیه-سازی مجهز به فرآیند برنامه ریزی خطی شبکه جریان استفاده شده است. با پیاده سازی این مدل در سیستم منابع آب رودخانه خمین، ظرفیت بهینه سد مخزنی نیشهر معادل با 6/4 میلیون متر مکعب برآورد گردید که در این حالت قادر به حفظ اعتمادپذیری 85 درصد در تامین نیازها است. نتایج حاکی از حساسیت ابعاد حجم مخزن نسبت به انتخاب اعتمادپذیری دارد که میزان این حساسیت ناشی از شدت و طول دوره های کمبود آب است.

کلیدواژه‌ها

اولویت بندی نیازها؛ برنامه ریزی خطی؛ بهینه سازی؛ شبیه سازی؛ ظرفیت مخزن

مراجع

1- Abedian, A., Ghiasi M.H., Dehghan-Manshadi B. 2006. Effect of a linear exponential penalty function on the GA,'s efficiency in optimization of a laminated composite panel, International Journal of Computational Intelligence, 2(1):5-10.

2-Anonymous 2012. Regional Water Company of Markazi Province 2012, First stage studies of Neishahr reservoir, Water Resource Planning Report.

3-Anonymous 1988. Acres Reservoir Simulation Program. Level Ι, ΙΙ. Introductory and Reference Manual. Acres International Limited. Niagara Falls. Ontario. Canada.

4-Bogardi J., and Kundzewicz Z.W. 2002. Risk, reliability, uncertainty and robustness of water resource systems (International Hydrology Series), Cambridge University Press, Cambridge.

5-Cai X.M., McKinney D.C., and Lasdon L.S. 2001. Solving nonlinear water management models using a combined genetic algorithm and linear programming approach, Advances in Water Resources, 24(6):667-676.

6- Chang J.F., Chen L., and Chang C.L. 2005. Optimizing reservoir operating rule curves by genetic algorithms. Hydrological Processes, 19:2277-2289.

7-Chang L.C., Chang F.J., Wang K.W., and Dai Sh.Y. 2010. Constrained genetic algorithm for optimizing multi- use reservoir operation, Journal of Hydrology, 390:66-74.

8- Dahe P.D., and Srivastava D.K. 2002. Multi reservoir multi yield model with allowable deficit in annual yield, Water Resource Planning and Management, ASCE, 128(6):406–414.

9- Dandy G.C., Connarty M.C., and Loucks D.P. 1997. Comparison of methods for yield assessment of multiple reservoir systems, Water Resource Planning and Management, ASCE, 123(1):350–358.

10- Ganji A., and Jowkarshorijeh L. 2012, Advance first order second moment (AFOSM) method for single reservoir operation reliability analysis: a case study, Stochastic Environmental Research Risk Assessment, 26:33–42.

11-Guan J., Kentel, E., and Aral M.M. 2008. Genetic algorithm for constrained optimization models and its application in ground water resource managemen, Water Resources Planning and Management, ASCE, 134(1):64–72.

12-Hashimoto T., Loucks D.P., and Stedinger J. 1982. Reliability, resilience and vulnerability for water resources system performance evaluation, Water Resource Research, 18(1): 14–20.

13-Heidari M., Chow V.T., Kokotovic, P.V., and Meredith D.D. 1971. Discrete differential dynamic programming approach to water resource system optimization, Water Resource Research, 7(2):273-282.

14- Hsu N.S., and Cheng K.W. 2002. Network flow optimization model for basin scale water supply planning, Water Resource Planning and Management, ASCE, 128)2(:102–112.

15- Karamouz M., Szidarovszky F., and Zahraie B. 2003. Water resources system analysis, Lewis Publishers, Boca Raton.

16- Labadie J.W. 2004. Optimal operation of multi-reservoir systems: state-of-the-art review, Water Resource Planning and Management, 130(2):93–111.

17- Lall U., and Miller C.W. 1988. An optimization model for screening multipurpose reservoir systems, Water Resource Research, 24(7): 953–968.

18- Lall U. 1995. Yield model for screening surface and ground-water development, Water Resource Planning and Management, ASCE, 121(1):9–22.

19- Li Y.P., Huang G.H., and Chen X. 2009. Multistage scenario-based interval stochastic programming for planning water resources allocation, Stochastic Environmental Research Risk Assessment, 23(6):781–792.

20- Loucks D.P., Stedinger J.R., and Haith, D.A. 1981. Water resource systems planning and analysis, Prentice-Hall, Englewood Cliffs.

21- Mirakbari M, and Ganji A. (2010). Reliability analysis of a rangeland system: the application of Profust theory, Stochastic Environmental Research Risk Assessment, 24(3):399–409.

22- Oliveira R., and Loucks D. 1997. Operating rules for multi-reservoir systems, Water Resource Research, 33(4): 839–852.

23-Park Y., Yeghiazarian L., Stedinger J.R., and Montemagno C.D. 2009. Numerical approach to cryptosporidium risk assessment using reliability method, Stochastic Environmental Research Risk Assessment, 22(2): 169–183

24-Sigvaldason O.T. 1976. A simulation model for operating a multipurpose multi-reservoir system, Water Resource Research, 12(2): 263-278.

25-Sinha A.K., Rao B.V., and Lall U. 1999. Yield model for screening multipurpose reservoir systems, Water Resource Planning and Management, ASCE, 125)6(: 325–332.

26-Stedinger J.R., Sule B.F., and Pei D. 1983. Multiple reservoir system screening models, Water Resource Research, 24(7):953–968.

27-Tu M.Y., Hsu N.S., Tsai F.T.C., and Yeh W.W.G. 2008. Optimization of hedging rules for reservoir operations, Water Resources Planning and Management, ASCE, 134(1):3–13.