بهره برداري بهينه از مخزن سد سلمان فارسي با استفاده از الگوريتم وال و هيبريد آن با الگوريتم ژنتيك براساس روش تصميم گيري چندمعياره

Optimal Operation of Dam Reservoir Using Whale Optimization Algorithm and Its Hybrid with Genetic Algorithm Based on Multi-Criteria Decision Making

بهره برداري بهينه از مخازن سدها، يكي از مباحث ضروري در مديريت منابع آب و به ويژه منابع آب سطحي است. در پژوهش حاضر، پس از معرفي الگوريتم بهينه سازي وال، عملكرد اين الگوريتم بهتنه ايي و در حالت تركيب با الگوريتم ژنتيك در مسئلۀ بهره برداري بهينه از مخزن سد سلمان فارسي ارزيابي شده است. در مسئلۀ بهينه سازي حاضر، تابع هدف به صورت كمينه سازي كل كمبود طي بهره برداري تعريف شده است. همچنين، محدوديتهاي معادلۀ پيوستگي مخزن، حجم ذخيرۀ مخزن و حجم رهاسازي از مخزن بر تابع هدف مسئله اعمال شده اند. عملكرد حاصل از الگوريتمهاي پيشنهادي با عملكرد حاصل از الگوريتم ژنتيك به عنوان يكي از الگوريتمهاي رايج در اين زمينه و برنامه ريزي غيرخطي به عنوان بهينه ياب مطلق مقايسه شده است. عملكرد مدلها براساس شاخصهاي اطمينانپذيري، برگشت پذيري، آسيب پذيري و پايداري ارزيابي شده است. نتايج به‌دست‌آمده از جوابهاي بهينه نشان دادند جواب بهينۀ مطلق براساس روش برنامه ريزي غيرخطي و با استفاده از نرم افزار لينگو برابر 181/0 به دست آمده است و جواب بهينۀ مدلهاي الگوريتم هيبريدي وال-ژنتيك، الگوريتم ژنتيك و الگوريتم وال به‌ترتيب با 9/2، 2/24 و 0/337 درصد افزايش نسبت به جواب بهينۀ مطلق در رتبه هاي اول تا سوم قرار دارند. همچنين، نتايج به‌دست‌آمده از شاخص هاي ارزيابي عملكرد مدلها نشان دادند از نظر اطمينان پذيري و آسيب پذيري، مدل برنامه ريزي غيرخطي و از لحاظ برگشت پذيري، الگوريتم ژنتيك و از نظر پايداري، الگوريتم هيبريدي وال - ژنتيك بهترين عملكرد در بين مدلها را دارند. به منظور انتخاب برترين مدل براساس تابع هدف و شاخص هاي ارزيابي عملكرد مدلها از روش تصميم گيري چندمعياره استفاده شده است. نتايج به‌دست‌آمده از اين روش نشان دادند عملكرد الگوريتم هيبريدي وال - ژنتيك در رتبۀ اول قرار دارد و مدلهاي برنامه ريزي غيرخطي، الگوريتم ژنتيك و الگوريتم وال به‌ترتيب در رتبه هاي بعدي قرار دارند.

Optimal operation of reservoirs is one of the most important issues in water resources management. In the present study after introducing Whale Optimization Algorithm (WOA), the performance of this algorithm is evaluated separately and in the hybrid with the Genetic Algorithm (hybrid WOA-GA) in the optimal operation problem of Salman Farsi dam reservoir. In the present optimization problem, the objective function is defined as minimizing the total deficit during the operation period. Also, the constraints of the reservoir continuity equation, reservoir storage volume and released volume from the reservoir have been applied to the objective function of the problem. The Performance of proposed algorithms is compared with the performance of the Genetic Algorithm (GA) and Non-Linear Programming (NLP). The performance of models has been evaluated based on Reliability, reversibility, vulnerability and stability criteria. The results of optimal solutions showed that the absolute optimum is equal to 0.181 based on NLP method and using Lingo software and the optimal solutions for the models of the hybrid WOA-GA, GA and WOA with 2.9, 24.2 and 337 percent increase compared to the absolute optimum are ranked first to third respectively. A Multi-Criteria Decision-Making technique (MCDM) has been used to select the best model based on the objective function and evaluation criteria of the models' performance. The results of this technique showed that the performance of the hybrid WOA-Ga model is ranked first, and the models of NLP, GA and WOA are in the next ranks, respectively.