بهینه سازی شبکه های آبیاری با استفاده از الگوریتم ازدحام ذرات توسعه یافته و برنامه ریزی خطی

چکیده مسئله انتخاب بهترین آرایش برای قطر لوله­ها و هد بهینه پمپ طوری که هزینه کل سیستم مینیمم گردد، از خیلی سال قبل توسط مهندسین هیدرولیک مورد توجه بوده است. در این مطالعه از روش­های برنامه­ریزی خطی عدد صحیح مختلط و الگوریتم ازدحام ذرات تکامل و جهش یافته برای بهینه­سازی شبکه­های آبیاری تحت فشار استفاده می شود، به گونه­ای که شبکه انتخابی، شامل 16 لوله و 17 گره می­باشد. تابع هدف شامل هزینه ثابت سالانه قطر شبکه سیستم آبیاری، و هزینه انرژی عملکرد سالانه می باشد. محدویت­های هیدرولیکی در مسئله بهینه­سازی شامل هد فشار گره­ها و محدودیت­های سرعت جریان در لوله­ها می باشد. داده­های ورودی شامل نقشه­ی شبکه، هزینه لوله­ها در همه اندازه­های تجاری موجود، هزینه امکانات تولید فشار از قبیل پمپ­ها و محدودیت­های مرزهای بالا و پایین هیدرولیکی می باشد. داده­های خروجی قطرهای بهینه لوله­ها، هدهای فشار عملکرد و هزینه کل سالانه معادل خط لوله در شبکه آبیاری هستند. نتایج تحلیل هیدرولیکی با اتصال پویا بین دو نرم­افزار متلب و EPANET مورد ارزیابی قرار گرفته شده است. حل بهینه برای شبکه آبیاری اسماعیل­آباد توسط الگوریتم فراکاوشی پیشنهادی ازدحام ذرات تکامل و جهش یافته و برنامه­ریزی خطی عدد صحیح مختلط به­دست آمد و سپس با روش تجربی مقایسه شدند و مشخص شد که الگوریتم فراکاوشی و برنامه­ریزی خطی عدد صحیح مختلط به ترتیب به مقدار 68/10 درصد و 5/12 درصد نسبت به روش تجربی هزینه کل را کاهش داده­اند. همچنین باتوجه درصد مقادیر کاهش یافته توسط روش­ها، مشخص شد که MILP نسبت به DMPSO با کمترین تفاوت شبکه را بهتر بهینه کرده ولی الگوریتم DMPSO سریعتر و با حافظه کمتر به جواب می­رسد.

Keywords:

واژه های کلیدی: الگوریتم فراکاوشی , بهینه سازی , برنامه ریزی خطی عدد صحیح مختلط , شبکه های آب رسانی