کاربرد الگوریتم رقابت استعماری در تعیین پارامترهای بهینة روش تجربی کاهش سطح برای پیش‌بینی روند رسوب‌گذاری در مخزن سدّ دز

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار مهندسی آب، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

2 دانشجوی کارشناسی ارشد مدیریت منابع آب، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

3 استاد مهندسی عمران، دانشگاه رازی، کرمانشاه، ایران

چکیده

رسوب‌گذاری در مخازن سدها به‌ویژه در نواحی مستعدّ حمل رسوب، باعث کاهش ظرفیت مفید مخزن، اختلال در کنترل سیلاب و عملکرد سرریز سد، کاهش توان تولیدی نیروگاه و تأثیر بر کیفیّت آب مخزن می‌گردد. روش کاهش سطح یکی از مرسوم‌ترین روش‌ها برای تخمین توزیع رسوب در مخازن است. پارامترهای این روش، بر پایة اطّلاعات تعداد محدودی از سدهای آمریکا تهیّه و تدوین شده است. استفاده از این پارامترها، برای تخمین توزیع رسوب مخازن سدهای دیگر نتایج درستی به دنبال نخواهد داشت؛ لذا هدف از این پژوهش، استخراج پارامترهای بهینة روش کاهش سطح با استفاده از الگوریتم رقابت استعماری برای پیش‌بینی دقیق توزیع رسوب و مقایسة آن با نتایج حاصل از هیدروگرافی مخزن است. ابتدا با ترکیب این الگوریتم با روش کاهش سطح در محیط متلب، مقادیر بهینة سه پارامتر m، n و c در رابطة کلّی تیپ مخزن به دست آمد. در نهایت مدل بر اساس پارامترهای بهینة روش کاهش سطح به روزرسانی شد؛ سپس با وارد کردن اطّلاعات جدید هیدروگرافی مخزن در مدل بهینه، روند رسوب‌گذاری در سالهای آتی (1410 و 1420) پیشبینی شد. نتایج بیانگر تطابق بیشتر این روش با مقادیر واقعی حجم مخزن در ترازهای مختلف سد دز نسبت به روش‌های برلند و میلر و لارا بود. بر اساس نتایج به دست آمده، در سال‌های مذکور به ترتیب حدود 26 و 36% از ظرفیت مفید مخزن کم خواهد شد. با توجّه به نتایج رضایت‌بخش این پژوهش در خصوص ترکیب روش بهینه‌سازی با روش کاهش سطح، استفاده از این مدل به عنوان روشی سودمند در سایر سدهای مهم و استراتژیک کشور که در آنها هیدروگرافی مخزن انجام شده است، پیشنهاد می‌شود. در این صورت، با شناخت نحوة توزیع و پیش‌بینی میزان رسوبات، می‌توان سیاست‌های بهره‌برداری از مخزن و تصمیم‌گیری در مورد مشکلات ناشی از رسوبات را با ضریب اطمینان بالاتری انجام داد.
 

کلیدواژه‌ها


رضایی، زهرا (1388) ارائة الگوریتم فراابتکاری کارا برای حلّ مدل کنترل موجودی چند سطح، پایان‌نامة کارشناسی ارشد، استاد راهنما: داوود طالبی، گروه مدیریت صنعتی، دانشگاه شهید بهشتی، تهران.
محمدزاده هابیلی، جهانشیر؛ موسوی، فرهاد (1387) بهبود روش تعیین ضریب شکل مخازن سدها و بررسی تغییرات آن در اثر رسوب‌گذاری، آب و خاک (علوم و صنایع کشاورزی)، 22(2)، صص. 416-407.
موسوی، سید فرهاد؛ حیدرپور، منوچهر؛ شعبانلو، سعید (1385) بررسی رسوب در مخزن سدّ زاینده‌رود با استفاده از مدل‌های تجربی افزایش و کاهش سطح، آب و فاضلاب، 22 (57)، صص. 82-76.
هوشمندزاده، محمد؛ محمودیان شوشتری، محمد؛ کاشفی‌پور، محمود؛ تقوی‌فر، امین (1387) مقایسة مدل کامپیوتری GSTAR-3 روش‌های تجربی افزایش و کاهش سطح در برآورد حجم و توزیع رسوب در مخزن سدّ کرخه، سوّمین کنفرانس مدیریت منابع آب ایران، دانشگاه تبریز، صص. 313.
Annandale, G. W. (1984) Predicting the Distribution of Deposited Sediment in Southern African Reservoir, Nat Hydrol Symp, 144, pp. 549-557.
Atashpaz Gargari, E., Lucas, C. (2007) Imperialist Competitive Algorithm: An Algorithm for Optimization Inspired by Imperialistic Competition, In Evolutionary computation, 2007, CEC 2007, IEEE Congress on, pp. 4661-4667.
Blanton, J. O., Ferrari, R. L. (1992) Lake Texana 1991 SedimentationSurvey, Bureau of Reclamation, Technical Service Center, Denver, Colorado.
Borland, W. M., Miller, C. R. (1958) Distribution of Sedimentation in Large Reservoirs, Hydraulics Division, ASCE, 84 (HY2), pp. 1-18.
Emadi, A. R., Kakouei, S. (2014) Determination of Optimal Parameters of Empirical Area Reduction Method in Karaj Reservoir Dam using SCE, Water & Soil Conservation, 21 (4), pp. 179-195.
Emadi, A. R., Khademi, M., Mohamadiha, A. (2012) Application of Simulated Annealing Algorithm in Calibration of Area Reduction Method in Sediment Distribution of Dams Reservoir (Case Study: Karaj Dam), Water and Soil Conservation, 4, pp. 173-188.
Engelbrecht, A. P. (2002) Computational Intelligence an Introduction,Wiley, New York.
Gharaghezlou, M., Masoudian, M., Fendereski, R. (2014) Calibrating the Experimental Area Reduction Method in Assessing the Distribution of Sediments in Droodzan Reservoir Dam in Iran, Civil Engineering and Urbanism, pp. 54-58.
Karami, S., Shokouhi, S. B. (2012) Optimal Hierarchical Remote Sensing Image Clustering Using Imperialist Competitive Algorithm, Recent Advances in Computer Science and Information Engineering, pp. 555-561.
Lara, J. M. (1962) Revision of the Procedure to Compute Sediment Distribution in Large Reservoirs, US Bureau of Reclamation, Denver, Colorado.
Morris, G. L., Fan, J. (1998) ReservoirSedimentation Handbook, McGraw-Hill Book Co, New York.
Shafiee, A. H., Safamehr, M. (2011) Study of Sediments Water Resources System of Zayanderud Dam Through Area Increment and Area Reduction Methods, Procedia Earth and Planetary Science, 4, pp. 29-38.
Strand, R. I., Pemberton, E. L. (1982) Reservoir sedimentation, US Bureau of Reclamation, Denver.
Tebi, F. Z., Dridi, H. Morris, G. L. (2012) Optimization of Cumulative Trapped Sediment Curve for an Arid Zone Reservoir: Foum El Kherza (Biskra, Algeria), Hydrological Sciences Journal, 57 (7), pp. 1368-1377.
Verstraeten, G., Poesen, J., de Vente, J., Koninckx, X. (2003) Sediment Yield Variability in Spain: A Quantitative and Semiqualitative Analysis Using Reservoir Sedimentation Rates, Geomorphology, 50 (4), pp. 327-348.
Wu, W. (2007) Computational River Dynamics, National Center for Computational Hydroscience and Engineering, University of Mississippi, MS, USA.
Yang, C. T. (1996) Sediment Transport: Theory and Practice, McGraw-Hill, New York.