بهره‌گیری از راهبرد تقسیم خطای رقوم سطح آب در بهره‌برداری کانال اصلی آبیاری به‌منظور تحویل عادلانه آب در شرایط کم‌آبی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار گروه مهندسی آب، پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران، تهران، ایران

2 - کارشناسی ارشد سازه‌های آبی، استاد مدعو گروه مهندسی عمران دانشگاه آزاد اسلامی واحد بابل، بابل، ایران

3 استادیار گروه مهندسی آب، دانشگاه محقق اردبیلی، اردبیل، ایران

چکیده

این مقاله به بررسی عملکرد سامانه کنترل خودکار مرکزی با بهره‌گیری از راهبرد اختلاف خطای رقوم سطح آب، به­منظور بررسی توزیع عادلانه آب در کانال اصلی آبیاری در شرایطی است که میزان آب ورودی به کانال کم­تر از میزان تقاضا در کانال است. سامانه کنترل طراحی شده در این تحقیق برای گزینه‌های بهره‌برداری در شرایط کم­آبی، بهره‌برداری در شرایط معمول و تغییرات ناگهانی در برداشت آب مورد آزمون قرار گرفت و شاخص‌های ارزیابی عملکرد در طول شبیه‌سازی اندازه‌گیری شدند. نتایج تحقیق حاکی از بهره‌برداری مطلوب تمامی بازه‌های کانال توسط سامانه کنترل خودکار طراحی شده در دو گزینه بهره‌برداری در شرایط معمول و شرایط تغییرات ناگهانی بودند. در شرایط کم­آبی میزان آب تامین شده کم­تر از میزان کل تقاضا در طول کانال می­باشد. در این شرایط کنترل‌گر به صورت قابل قبولی اقدام به توزیع خطای ناشی از کمبود آب در طول کانال نموده به صورتی که شاخص بهره‌برداری عدالت برای هر ۱۳ بازه کانال بین ۱۵/۰ تا ۱۸/۰ به دست آمد. نتایج بدست آمده حاکی از عملکرد قابل سامانه بهره­برداری کانال اصلی با بهره­گیری از راهبرد بهره‌برداری اختلاف خطای رقوم سطح آب در توزیع عادلانه آب بین مصرف‌کنندگان بالادستی و پاین دستی در طول کانال آبیاری می­باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Fairly Water Delivery in a Centralized Automatic Control System of Main Irrigation Canal Using Water Level Difference Error strategy

نویسندگان [English]

  • Seyed Mehdi Hashemy Shahdany 1
  • Soneya Sadeghi 2
  • Amin Kanooni 3
1 Assistant Professor, Water Engineering Department, College of Aburaihan, University of Tehran., Tehran., Iran
2 M.Sc. Hydraulic structure; Guest Lecturer, Department of Civil Engineering; Azad University branch of Babol., Babol., Iran
3 Assistant Professor, Water Engineering Department, University of Mohaghegh Ardabili. Ardabil., Iran
چکیده [English]

This paper investigates the performance of LQR centralized automatic control systems, using water level difference error strategy in main irrigation canal suffering from water scarcity. The purpose is to evaluate the equitable water distribution in main irrigation canal in conditions that the amount of water inflow into the canal is less than total water demands. Therefore three operational scenarios of normal conditions; sudden changes in water off-taking from the main canal; and deficit in supplied water are selected. A centralized LQR automatic control system is designed and tested under the mentioned operational scenarios. Performance assessment indices were also calculated during the simulation and reported in the results. The results show the reasonable performance of the designed controller in the first two operational test scenarios. Also in third one, the controller shows acceptable distribution of water level error so that equitable index varies in a limited ranged from 0.15 to 0.18. The results indicate acceptable performance of LQR controller using water level difference error operational strategy and consequently providing an equitable distribution of water along the main canal

کلیدواژه‌ها [English]

  • Automatic Control Systems
  • Canal Operation
  • Fairly Water Distribution
  • LQR controllers
Clemmens, Albert,J. 2012. Water-Level Difference Controller for Main Canals. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 138.1:1-8.
Clemmens,A.J., Replogle,J.A. 1998. Test Cases for Canal Control Algorithms. Journal of Irrigation and Drainage Engineering 124(1): 23-30.
Clemmens,A and Replogle,J. 1989. Control of Irrigation Canal Networks. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 115.1:96-110.
Cunge,J.A. 1969. On the Subject of A Flood Propagation Computation Method (Musklngum Method). Journal of Hydraulic Research. 7.2:25-30.
 Guan,G., Clemmens,A.J., Kacerek,T.F., Wahlin,B.T. 2012. Applying Water-Level Difference Control to Central Arizona Project. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 137:747-753.
Isapoor,S., Montazar,A., Van Overloop,P.J and Van De Giesen,N. 2011. Designing and evaluating control systems of the Dez main canal. Irrigation and Drainage. 60: 70-79.
Litrico,X and Fromion,V. 2009. Modeling and Control of Hydrosystems, first edition, Springer, London.
Molden,D and Gates,T. 1990. Performance Measures for Evaluation of Irrigation‐Water‐Delivery Systems. Journal of Irrigation and Drainage Engineering. 116: 804-823.
Montazar,A., Van Overloop,P.J and Brouwer,R. 2005. Centralized controller for the Narmada main canal. Irrigation and Drainage. 54.1: 79-89.
Negenborn,R., van Overloop,P.J., Keviczky,T and De Schutter,B. 2009. Distributed model predictive control of irrigation canals. Networks and heterogeneous media. 4.2:359-380.
Schuurmans,J. 1997. Control of Water Levels in Open-Channels, PhD Desertation, IOS Press, Delft.
Van Overloop,P.J. 2006a. Drainage control in water management of polders in the Netherlands. Irrigation and Drainage Systems. 20: 99-109.
 Van Overloop,P.J. 2006b. Model predictive control on open water systems, IOS Press, Delft.
Van Overloop,P.I., Miltenburg,A. Clemmens,A.J and Strand,R.  2008. Identification of Pool Characteristics of Irrigation Canals. p. 1-12. 5th World Environmental and Water Resources Congress, Oct, 2008, American Society of Civil Engineers, USA.
Van Overloop,P.J., Schuurmans,J., Brouwer,R., Burt,C.M. 2005. Multiple-Model Optimization of Proportional Integral Controllers on Canals. Journal of Irrigation and Drainage Engineering 131: 190-196.
Van Overloop,P.J., Clemmens,A.J., Strand,R.J., Wagemaker,R.M.J and Bautista,E. 2010. Real-Time Implementation of Model Predictive Control on Maricopa-Stanfield Irrigation and Drainage District's WM Canal. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, 136.11:747-56.
Xu,M., van Overloop,P.J and van de Giesen,N.C. 2011. On the study of control effectiveness and computational efficiency of reduced Saint-Venant model in model predictive control of open channel flow. Advances in Water Resources. 34.2: 282 - 90.