بهينه‌سازي بهره‌برداري از سرريزهاي دريچه‌دار در سيستم‌هاي چند مخزنه با استفاده از الگوريتم ژنتيك با مطالعه موردي سيستم سدهاي دز و بختياري

Optimization of Gated Spillways Operation in Multi-Reservoir Systems by Using GA Case Study: Dez and Bakhtiyari Dams

در این تحقیق یك مدل شبیه‌سازی-بهینه‌سازی برای حداقل‌سازی خسارت سیلاب پایین‌دست، با استفاده از مانور دریچه‌های سرریز سیستم‌های چند مخزنی فاقد سیستم پیش‌بینی سیلاب پیشنهاد شده است. در این نحقیق به منظور كنترل سیلاب در سد‌هایی كه سرریز آنها از نوع دریچه­دار می­باشد، یك روش پله­ای با هدف پاسخگویی بلادرنگ به وقوع سیلاب­هایی كه از قبل هیچ­گونه آگاهی از شكل و اندازه هیدروگراف ورودی آنها وجود ندارد، ارائه شده است. در روش پیشنهادی، تصمیم­گیری در رابطه با اینكه در هر تراز بحرانی، چه مقدار دبی رها شود، فقط بر اساس تراز آب مخزن صورت می­گیرد. لذا تعیین میزان دبی خروجی در هر تراز مهم‌ترین اقدام در این مرحله از كار است كه با استفاده از یك مدل بهنیه‌سازی بر پایه اصول الگوریتم ژنتیك اعداد حقیقی تعیین شده است. تابع هدف مسأله بهینه‌سازی حداقل‌سازی خسارت سالیانه قابل انتظار در رودخانه پایین‌دست می‌باشد. به منظور نشان دادن عملكرد روش پیشنهادی، سیستم رودخانه دز شامل سد‌های بختیاری و دز به عنوان مطالعه موردی انتخاب شد و نتایج حاصل از تحقیق حاضر با نتایج تحقیقات قبلی مقایسه گردید. اجرای مدل شبیه‌سازی-بهینه‌سازی در سدهای مورد مطالعه سبب كاهش قابل ملاحظه در خسارت سالانه سیلاب قابل انتظار شده كه نشان دهنده عملكرد مناسب مدل بهینه‌سازی می‌باشد. 

In this research, a simulation-optimization model is developed for minimizing flood damage downstream of multi-reservoir systems by using operation of spillway gates in absence of any flood forecast. The operation policy is based on a multi-stage method (MSM) used to control floods of various magnitudes in reservoirs with gated spillways. It is assumed that the system has no flood forecast and thus shapes and sizes of the inflow hydrographs are not previously known. In this method, the rate of flow released in each stage level is decided according to the current reservoir water level and determined in such a way that flood damage risk for downstream areas is minimized while the dam’s safety is maintained. For this purpose, an optimization algorithm is introduced in which the expected annual flood damage downstream of the river system is the objective function and the spillway discharges in stage levels of spillways gates are the decision variables. A continuous genetic algorithm is utilized to solve this problem. As a case study, the Dez river system including multi-reservoir of Dez and Bakhtiyari is analyzed. Finally the current research result is compared with another research. Results obtained from the proposed model indicate dramatic decrease in the expected annual flood damage. Comparison of the results with other studies shows that the proposed model has a better ability in flood control and minimizing the damage costs.