کاربرد الگوریتم تکامل تفاضلی پویای تطبیقی در تخصیص بهینه منابع آب (مطالعه موردی: سد بافت کرمان)

نویسندگان

1 گروه علوم کامپیوتر، دانشکده ریاضیات - آمار و علوم کامپیوتر، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران

2 گروه اقتصاد کشاورزی پژوهشکده کشاورزی پژوهشگاه زابل، زابل، ایران

doi
10.22125/iwe.2023.173291
چکیده

استفاده بهینه از منابع آبی سدها به دلیل خشک‌سالی‌های مستمر و کم‌آبی‌های موجود، چالشی جدی در مدیریت و مهندسی منابع آب است. ازاین‌رو، به‌منظور مدیریت جامع در مقدار مصرف منابع آبی سدها، ایجاد سازوکار کنترلی در رهاسازی منابع آبی بسیار ضروری است. در این مطالعه، یک الگوریتم‌ تکاملی بهبودیافته با عنوان «تکامل تفاضلی تطبیقی با انتخاب بازه‌های افزایشی پویا (ADECDII)» برای بهینه‌سازی سیستم آبی تک مخزنی پیشنهاد شد. کارایی رویکرد ADECDII در استفاده از طرح انتخاب بازه‌های افزایشی پویا برای تنظیم پارامترهای نسخه تکامل تفاضلی کلاسیک (DE) بود. مدسازی مسئله نیز به صورت یک مسئله کمینه‌سازی مقید با تابع هدف مقادیر خطا بین تقاضای حقیقی و آب رهاسازی شده، با دوره‌های زمانی یک‌ماهه بین سال‌های 1397-1387، بر روی سد بافت کرمان تعریف شد. ارزیابی عملکرد ADECDII با شش الگوریتم پیشرفته مقایسه گردید. بر اساس نتایج آماری، کمترین میانگین کمبودهای آبی سد با میانگین خطای تقریباً صفر (31-10>) در واحد میلیون مترمکعب برای ADECDII ثبت شد که کارآمدی رویکرد پیشنهادی را در تخصیص بهینه مقادیر آب رهاسازی شده اثبات کرد. این در حالی است که، سایر الگوریتم‌های مقایسه شونده نتوانستند کمبود واقعی کمتر از 37/0 میلیون مترمکعب گزارش کنند. میانگین زمان اجرای ADECDII با اندازه 15/7 ثانیه به دست آمد که نسبت به DE اختلاف سه‌ثانیه‌ای داشت. همچنین، ADECDII در برگزاری آزمون‌های شاخص قابلیت اطمینان، شاخص آسیب‌پذیری، شاخص برگشت‌پذیری، شاخص پایداری، اختلاف مقادیر رهاسازی نسبت به مقادیر تقاضا حقیقی در یک متوسط سالانه و نرخ همگرایی، به‌وضوح برتری عملکرد بالاتری در مقایسه با سایر الگوریتم‌های شرکت‌کننده در رقابت نشان داد.