توسعه سامانه بهره برداری بر حسب درخواست در شبکه های آبیاری با استفاده از روش یادگیری تقویتی (مطالعه موردی: شبکه دز)

گسترش روز افزون جمعیت، توسعه کشاورزی و رشد سریع شهرها و صنایع هر روزه رقابت و تقاضای آب را افزایش میدهد. ارتقاء بهره وری مصرف آب در بخش کشاورزی که بزرگترین مصرف کننده آب می باشد نقش مهمی در بهبود مصرف آب خواهد داشت. روش های توزیع و تحویل آب نقش تعیینکننده در انعطاف پذیری سامانه و بهبود بهره وری آب دارند. از میان انواع این روشها، روش بر حسب درخواست انعطاف پذیری بیشتری نسبت به روش گردشی دارد و نیازبه زیرساخت های پرهزینه روش برحسب تمایل ندارد. در این روش، تنظیم مناسب سازه ها و دستورالعمل بهره برداری آنها در فاصله بین درخواستهای متوالی که تابعی از میزان تغییرات دبی، فاصله زمانی تغییرات، همزمانی درخواست های متعدد، ویژگی های فیزیکی کانال و سازه ها و رفتار هیدرودینامیک جریان میباشد، پیچیده است. لذا چالش موجود در این روش چگونگی استخراج دستورالعمل بهره برداری میباشد. با توجه به کاربرد موفق سامانه های یادگیری تقویتی در بسیاری از مسائل از جمله صنعت و رباتیک، در این تحقیق مدل یادگیری تقویتی سارسای فازی (FSL) برای تعیین دستورالعمل بهره برداری روش برحسب درخواست توسعه داده شد. در FSL عامل یادگیر (سازه های آبگیر و آب بند) در وضعیت های مختلف عمل های مختلفی انجام داده و پاداش های متفاوتی دریافت می کند. عامل بر اساس مجموع پاداش های دریافتی،
عمل بهینه متناسب با هر وضعیت را یاد می گیرد. اجزاء اصلی FSL عبارتند از وضعیت، عمل، سیاست، پاداش، تابع ارزش و مدل محیط (ICSS) . FSL با توجه به وضعیت جاری و بر اساس سیاست مورد استفاده، عملی را انتخاب کرده و به محیط اعمال میکند. سپس ICSS شرایط هیدرولیکی جریان را شبیه سازی میکند و با توجه به مطلوبیت عمل انتخاب شده، پاداشی به عمل مذکور اختصاص می یابد و نهایتا تابع ارزش به روز میشود. این فرایند تا حداکثر شدن تابع ارزش ادامه می یابد. برای آزمون FSL از کانال E۱R۱ شبکه دز استفاده شد. طول بخشی از این کانال ۲۸۳۰/۵ متر و حداکثر ظرفیت آن ۲/۴۷متر مکعب در ثانیه می باشد. شیب کانال از  ۰/۰۰۰۱۲ تا ۰/۰۰۱۵ متغیر می باشد. این بخش از کانال دارای ۶ سازه آبگیر و ۸ سازه تنظیم کننده می باشد. مقطع کانال ذوذنقه ای با شیب جانبی ۱/۵ افقی به ۱ عمودی می باشد. برای ارزیابی عملکرد FSL از شاخص های ارزیابی کفایت، راندمان، خطای مطلق حداکثر و خطای مطلق تجمعی استفاده شد. برای برنامه ریزی تحویل آب سناریوهای مختلفی تعریف شد. در این سناریوها برای افزایش یا کاهش دبی آب در آبگیرهای انتهایی، دبی ورودی به کانال ۲۰ ± درصد تغییر می کند. در تمامی سناریوها، آبگیرهای ۱ و ۲ بسته می باشند. در صورت باز بودن آبگیرهای میانی مقدار دبی آنها در طول بهره برداری تغییر نمی کند. نتایج، نشانگر همگرایی خوب FSL و تعیین عمل های مناسب در تمامی سناریوها میباشد. به عنوان نمونه در سناری ۶ در وضعیت اولیه دبی ورودی به کانال ۱/۵ مترمکعب در ثانیه بوده، آبگیرهای ۱ و ۲ بسته میباشند و بقیه آبگیرها ۰/۲  مترمکعب درثانیه آب دریافت می کنند و ۰/۷ مترمکعب در ثانیه نیز به کانال پائین دست تحویل میشود. در وضعیت ثانویه دبی ورودی به کانال به ۱/۲ متر مکعب در ثانیه و دبی آبگیرهای ۵ و ۶ به ۰/۰۵ مترمکعب درثانیه کاهش می یابد. دبی آبگیرهای ۳ و ۴ و کانال پائین دست تغییری نمی کند. در این سناریو، حداقل مقدار شاخص های راندمان و کفایت به ترتیب برابر با ۰/۹۹۷ و ۰/۹۳۳ بدست آمد. حداکثر مقدار شاخصهای خطای مطلق حداکثر و خطای مطلق تجمعی به ترتیب برابر با ۱۵/۹ و ۹/۴ درصد بدست آمد که مقادیر مناسبی می باشد. بررسی نتایج سناریوها نشان میدهد که FSL با دقت بالائی قادر به استخراج الگوهای مناسب بهره برداری می باشد. بنابراین FSL را می توان در عمل برای تنظیمات سازه ها بصورت دستی برای روشهای برحسب درخواست بکار برد.

Keywords:

بهره برداری , روش سارسای فازی , کانال E۱R۱ , یادگیری تقویتی