تخصيص بهينه منابع آب مخازن چاه‌نيمه سيستان تحت سناريو هاي مديريتي آب و خاك

Optimal Allocation of Water Resources in Sistan Chah-Nime Reservoirs under the Water and Soil Management Scenarios

سابقه و هدف: با توجه به محدود بودن منابع آب سطحي و ظرفيت مخازن سدها، مديريت علمي و ارائه سياست بهره‌برداري بهينه از مخازن، امري لازم و حياتي در جهت برآورده كردن نيازهاي آبي است. همچنين با توجه به اهميت و استفاده از منابع آب و تخصيص بهينه اين منبع كمياب بين مصارف مختلف در منطقه سيستان ضروري به نظر مي‌رسد، كه برنامه ايي جهت تحقق اين هدف پايه‌ريزي شود در منطقه موردمطالعه و داخل كشور تاكنون تحقيقي در مورد تخصيص بهينه آب با كاربرد الگوريتم پيشرفته فرا ابتكاري PSO جهت بهينه سازي مخازن چاه نيمه سيستان استفاده نگرديده است. از اين‌رو در پژوهش حاضر سعي گرديده است كه تخصيص بهينه منابع آب مخازن چاه نيمه سيستان تحت سه سناريوهاي مديريتي (سناريوي تثبيت ريزگردها، توسعه كشاورزي و انتقال خط لوله دوم آب شرب از مخازن چاه‌نيمه به شهرستان زاهدان) با استفاده از تكنيك فرا ابتكاري ازدحام ذرات (PSO) موردبررسي قرارگرفته است. مواد و روش ها: روش بهينه‌سازي انبوه ذرات يا به‌اختصار بهينه‌سازي انبوه (PSO) يك الگوريتم بهينه‌سازي تصادفي بر اساس جمعيت است كه از شبيه‌سازي رفتار اجتماعي گروه پرندگان الهام گرفته‌شده است. در الگوريتم بهينه‌سازي انبوه ذرات، موجوداتي وجود دارند كه آن‌ها ذره ناميده مي‌شوند و در فضاي جستجوي تابعي كه قصد كمينه كردن (يا بهينه كردن) مقدار آن مي‌باشد، پخش‌شده‌اند. هر ذره مقدار تابع هدف را در موقعيتي از فضا كه در آن قرارگرفته است ،محاسبه مي‌كند. در اين پژوهش از الگوريتم مذكور جهت تخصيص بهينه منابع آب استفاده گرديد. تابع هدف در اين پژوهش بهينه سازي و حداكثر سازي ميزان تأمين آب مي باشد. همچنين قيود مربوطه به تابع هدف، قيود سيستماتيك، قيود و محدوديت هاي الگوريتم (PSO) و قيود و محدوديت هاي مخازن در منطقه مورد مي باشد. يافته‌ها: بر اساس نتايج به‌دست‌آمده، مقدار بهينه رهاسازي شده در سال 1364 (سال اول) 25/39 ميليون مترمكعب با ميزان تقاضاي 98/31 ميليون مترمكعب بوده كه مقدار 72/91 ميليون مترمكعب تأمين نياز انجام نشده است. مقايسه چهار سال پاياني نشان مي‌دهد كه در سال 29 عدم تأمين نياز كمتري نسبت به سه سال بعدي خود داشته است. سناريوي تثبيت ريزگردها در منطقه موردمطالعه به‌عنوان يك پروژه اجرايي جدي مطرح بوده كه نتايج اجراي اين سناريو نشان داد كه كاربرد الگوريتم مورداستفاده مي‌تواند تخصيص بهينه منابع آب را به‌خوبي انجام داده و موردتوجه قرار گيرد. با توجه به نتايج به‌دست‌آمده پيشنهاد مي‌گردد كه مدل سازي هاي فرا ابتكاري مي تواند تخصيص بهينه كاملتري با حداقل خطا در تابع هدف را بدست دهد.

Background and objectives: Background: Due to the limited surface water resources and reservoir capacity of dams, scientific management and optimal utilization policy of reservoirs is essential and vital in meeting the water requirements. Considering the importance and utilization of water resources and the optimal allocation of this scarce resource among different uses in the Sistan region, it seems necessary to establish a plan to achieve this goal. In the studied area and in the country, so far, an investigation into the optimal allocation of water with the application of advanced PSO algorithm for optimization of semi-Sistan reservoirs has not been used. Therefore, in the present study, the optimal allocation of water resources in the Chah-Nimeh reservoirs under three management scenarios (scenario of stabilization of micro-organisms, agricultural development and transfer of second drinking water from reservoirs to the district of Zahedan) using the metamorphic technique of congestion Particles (PSO) have been investigated. Materials and Methods: particle swarm optimization method or abbreviated mass optimization (PSO) is a population based stochastic optimization algorithm that simulates the social behavior of birds Group is inspired. In the mass optimization algorithm of particles, there are organisms that they are called particle and are spilled in the search space of a function that is intended to minimize (or optimize) its value. Each particle calculates the value of the target function in the position of the space in which it is located. In this research, the algorithm was used to allocate optimal water resources. The objective function in this research is to optimize and maximize the amount of water supply. Also, the constraints are related to the objective function, the systematic constraints, the constraints and limitations of the algorithm and the constraints and limitations of the reservoirs in the region. Results: Results: According to the results, the optimum release rate in 1995 (first year) was 39.35 million cubic meters, with the demand of 98.31 million cubic meters, which did not meet the required amount of 72.91 million cubic meters. The comparison of the last four years shows that in the year 29, lack of supply was less than the next three years. The scenario of stabilization of the microstats in the study area was considered as a serious project. The results of this scenario showed that the application of the algorithm used can properly optimize the allocation of water resources. According to the results, it is suggested that ultra-modern modeling can achieve more optimal allocation with the minimum error in the target function.