تعیین سیاست بهینه بهره برداری از مخزن به صورت چندهدفه در راستای توسعه پایدار

سابقه و هدف : مسائل بهره برداری از مخزن دارای اهداف مختلف و متنوع هستند که به ندرت منتهی به یک جواب بهینه می شوند و معمولا در آن ها مجموعه ای از جواب های بهینه (پارتو) موجود است. حل مسائل فوق در گذشته تنها با کاربرد روش های ساده کننده میسر بوده است که از آن جمله می توان به استفاده از ضرایب وزنی برای اهداف مختلف و تبدیل آن ها به یک تابع هدف استفاده کرد. اما در سال های اخیر با توسعه الگوریتم های چند هدفه تکامل-گرا، ابزار مناسبی برای حل آن ها فراهم شده است. در این راستا، هدف پژوهش حاضر، بررسی کارایی الگوریتم های بهینه سازی چندهدفه MOPSO، SPEA-II و NSGA-II در مسئله بهره برداری بهینه از مخزن با استفاده از مدل-های بهره برداری LDR، N-LDR جهت تولید پاسخ های بهینه پارتو در راستای توسعه پایدار و مقایسه نتایج با سیاست بهره برداری SOP است. مواد و روش ها: جهت نیل به هدف مذکور، ابتدا روش های بهینه سازیNSGA-II , MOPSO و SPEA-II برای هر یک از توابع استاندارد خانواده ZDT با شرایط یکسان (تعداد جمعیت و تعداد اجرا برابر) مورد ارزیابی قرار گرفتند. پس از ارزیابی روش های بهینه سازی چندهدفه با استفاده از توابع استاندارد خانواده ZDT، مدل های بهره-برداری از مخزن LDR ،NLDR و SOP در محیط برنامه نویسی MATLAB کدنویسی شده و با روش های بهینه-سازی چندهدفه تلفیق گردیدند. برای هر یک از دو مدل شبیه سازی-بهینه سازی (LDR و NLDR) دو تابع هدف بدین شرح تعریف گردید، تابع هدف اول کمینه سازی مجموع درصد کمبودهای برآورد نشده و تابع هدف دوم بیشینه سازی اعتمادپذیری که بیشینه آن در شرایط بهره برداری SOP حاصل می گردد. مدل های بهره برداری از مخزن برای یک دوره 37 ساله از سال 1356 تا 1392، جهت یافتن ضرایب مربوطه در هر دو مدل خطی و غیر خطی، در شرایط یکسان برای هر یک از الگوریتم های بهینه سازی چند هدفه به تعداد 5000 تکرار اجرا گردید و جبهه پارتو بهینه حاصل شد. یافته ها: با بررسی نتایج حاصله مشاهده شد روش SPEA-II در مدل بهره برداری NLDR به نتایج مناسب تری دست یافته است لذا از میان پاسخ های جبهه پارتوی بهینه حاصله از این روش، سه پاسخ به عنوان نمونه (با استفاده از معیارهای مختلف) انتخاب گردید و شاخص های اعتمادپذیری، برگشت پذیری، آسیب پذیری و MSI برای سه پاسخ مذکور محاسبه شد. با مقایسه مقادیر توابع هدف و سایر معیارهای توسعه پایدار در پاسخ NLDR-C و شرایط SOP می توان مشاهده نمود با بکارگیری مدل بهینه سازی چندهدفه می توان با میزان کمبود کمتر (MSI 76/21 نسبت به 32/26) تقریبا به ماکزیمم اعتمادپذیری (اعتماد پذیری در شرایط SOP) دست یافت. حال آن که در پاسخ NLDR-A کمترین میزان کمبود (MSI برابر 02/13) به نسبت سایر پاسخ های نمونه و سیاست SOP به چشم می خورد. نتیجه گیری: با توجه به یافته های تحقیق مشاهده شد روش بهینه سازی SPEA-II در تمامی توابع استاندارد خانواده ZDT به جبهه پارتوی مطلوب تری نسبت به سایر روش های بهینه سازی دست یافته است. همچنین این روش در مقایسه با سایر روش های بهینه سازی دارای جبهه کامل تری از جواب های پارتو می باشد که این امر نشان از کارایی این روش بهینه سازی در مسائل بهینه سازی چند هدفه دارد. همچنین در رابطه با مدل های بهره برداری LDR و NLDR با تعداد تکرار یکسان، مشاهده شد مدل بهره برداری غیرخطی نتایج بهتری از خود نشان داده است که این امر می تواند به دلیل درجه آزادی بیشتر رابطه غیرخطی در تعیین منحنی فرمان رهاسازی مخزن سد باشد. در این تحقیق مجموعه ای از جواب های بهینه (بهینه پارتو) جهت برآورده نمودن اهداف مذکور ارائه گردید.

Keywords:

سیاست بهینه بهره برداری , بهینه سازی چندهدفه , سد نهرین طبس , توسعه پایدار