استخراج منحنی فرمان با استفاده از سیاست بهره‌برداری استاندارد و مدل‌های ترکیبی جیره-بندی-الگوریتم ژنتیک و برنامه‌ریزی خطی- جیره‌بندی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه باهنر کرمان، کرمان. ایران.

2 گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه باهنر کرمان، کرمان ، ایران

3 گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه باهنر کرمان، کرمان، ایران

چکیده

برای مدیریت بهتر آب موجود در مخازن سدها با توجه به ذخیره مخزن و جریان‌های ورودی به آن، منحنی‌فرمان بهره‌برداری باید توسط مدل-های بهره‌برداری تهیه شود. در این مقاله منحنی فرمان برای بهره‌برداری از سیستم تک مخزنه سد درودزن واقع در استان فارس، با استفاده از روش‌های سیاست بهره‌برداری استاندارد، جیره‌بندی و برنامه‌ریزی خطی، استخراج شده است. تابع هدف کمینه‌سازی کمبود آب طی دوره آماری 60 ماهه از سال آبی 88 تا 92 در نظرگرفته شده است. روش سیاست بهره‌برداری استاندارد در مواقع خشکسالی کمبودهای شدیدی به‌وجود می-آورد. به منظور تعدیل نمودن این کمبودهای شدید، قوانین جیره‌بندی برقرار می‌شود تا ذخیره مخزن را برای مصارف آینده حفظ نماید. در روش جیره‌بندی برای رسیدن به بهترین مقدار تابع هدف، مقادیر فاکتورهای بهینه جیره‌بندی با روش الگوریتم ژنتیک به دست آمده است. در نهایت نتایج به دست آمده از این دو روش با نتایج به دست آمده از برنامه‌ریزی خطی مبتنی بر جیره‌بندی مقایسه شدند. مقدار کمبودکل در روش برنامه‌ریزی خطی-جیره‌بندی، 56/219 و در روش سیاست بهره‌برداری استاندارد، 57/216 و در روش جیره‌بندی-الگوریتم ژنتیک 19/84 میلیون مترمکعب محاسبه شده است. مدل جیره‌بندی-الگوریتم ژنتیک با درصد تأمین 33/83% نیازها، شدت کمبود را نیز کنترل می‌کند. همچنین متوسط حجم ذخیره مخزن در این روش دارای بیشترین مقدار است. مقایسه سه روش مزبور با استفاده از معیارهای ارزیابی شامل قابلیت اعتماد زمانی، حجمی و آسیب‌پذیری نشان می‌دهد که روش جیره‌بندی-الگوریتم ژنتیک آسیب‌پذیری کمتر و اعتماد پذیری زمانی و حجمی بالاتری دارد و نسبت به دو روش دیگر مناسب‌تر عمل کرده است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Deriving Rule Curve Based on Standard Operating Policy and Using Hybrid Models of Hedging Rule-Genetic Algorithm and Linear Programing-Hedging Rule

نویسندگان [English]

  • Sara Ravanshadnia 1
  • Koroush qaderi 2
  • Marzie Samare Hashemi 3
1 Water engineering department, Agriculture faculty, Bahonar university of Kerman, Kerman, Iran.
2 Water engineering department, Agriculture faculty, Bahonar university of Kerman, Kerman, Iran.
3 Water engineering department, agriculture faculty, Bahonar University of Kerman, Kerman, Iran
چکیده [English]

Dam rule curves should be derived using operation models and considering reservoir storage as well as input flows, which results in better management of reservoir water. In this paper rule curves of Doroudzan dam in Fars province, has been derived, using standard operating policy (SOP), hedging rules and linear programming. The objective function is water deficit minimization during 88-92. Standard operating policies result in severe water shortage. To mitigate the severe water shortage in SOP; the hedging policy has been used, which accept some present delivery deficit to reduce greater shortage in the future. The Genetic algorithm has been used to find the hedging optimal factors. Finally, the results of SOP and hedging-GA are compared with a model linear programming based on hedging rules model. Total shortage in hedging-GA is 84.19 MCM, hedging-LP is 219.5 MCM and in SOP is 216.57 MCM. The GA-hedging model by supplying 88.33% of demands control the amount of shortage as well as the shortage severity. In addition, the average reservoir storage is the biggest amount among the three methods. Comparison of the mentioned models using assessment criteria including time reliability, volume reliability and vulnerability shows the hedging-GA model is less vulnerable and more reliable; therefor this model performance is better than the two other models.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Genetic Algorithm
  • Linear Programming
  • Optimal Operation
  • Hedging
  • Rule curve

اصل روستا، ب.، بزرگ حداد، ا. 1388. استخراج سیاست­ جیره­بندی سه­نقطه­ای در بهره­برداری از مخزن. کنفرانس ملی مهندسی و مدیریت زیرساخت­ها. دانشگاه تهران. تهران. ایران.

ترابی حقیقی، ع. 1382. آنالیز ورودی­های سد درودزن. اداره کل امور آب استان فارس. شیراز.

حجتی، ع.، فرید حسینی، ع. ر. و علیزاده، ا. 1391. مدل بهره­برداری مخزن با رویه جیره­بندی و کاربرد آن در تهیه منحنی­فرمان سد دوستی. اولین کنفرانس ملی راهکارهای دستیابی به توسعه پایدار پژوهشکده سوانح طبیعی. تهران. ایران.

کرمی، ف. و برهانی داریان، ع. 1393. مقایسه روش­های جیره­بندی در مدیریت مخازن در شرایط خشکسالی. نشریه آب و فاضلاب. 3: 85-76.

Bayazit, M. and Unal, N.E. 1990. Effects of hedging on reservoir performance. J. Water Resources Research. 26.4: 713–719.

Celeste, A.B., and Billib, M. 2009. Evaluation of stochastic reservoir operation optimization models. Advances in Water Resources. 32.9: 1429-1443.

Chuthamat, C., Adeloye A. J. and B. Soundharajan. 2014. Genetic algorithms optimization of hedging rules for operation of the multi-purpose Ubonratana Reservoir in Thailand. Evolving Water Resources Systems: Understanding, Predicting and Managing Water–Society Interactions Proceedings of ICWRS2014. Bologna. Italy.

Draper, A.J. and Lund, J.R. 2004. Optimal hedging and carryover storage value. J. Water Resources Planning and Management.130:83–87.

Eum, H., Kim, Y. and Palmer, R. 2011. Optimal Drought Management Using Sampling Stochastic Dynamic Programming with a Hedging Rule. Journal of Water Resources Planning and Management. 137.1: 113–122.

Haghighi, A., Samani, H. M. V., and Samani, Z. M. V. 2011. GA-ILP method for optimization of water distribution networks. Water Resour. Manage. 25.7: 1791–1808.

Hashimoto, T., Stedinger, J. R., and Loucks, D. P. 1982. Reliability, resilience, and vulnerability criteria for water resource system performance evaluation. Water Resour. Res. 18.1: 14 – 20.

Rittima, A. 2012. Optimal Hedging Policies for Hydropower Generation at Ubolratana Reservoir. Department of Civil and Environmental Engineering. Faculty of Engineering. Mahidol University. Nakhon Pathom 73170. Thailand.

Shiau, Jenq- Tzong. 2009. Optimization of Reservoir Hedging Rules Using Multi objective Genetic Algorithm. Journal of water resources planning and management. 135(5):355.

Shih, J. S. and ReVelle, C. 1994. Water-supply operations during drought: Continuous hedging rule. J. Water Resources Planning and Management. 120.5: 613–629