كاربرد الگوريتم هاي فراابتكاري (Meta-heuristic) در بهينه سازي مديريت تلفيقي آب هاي سطحي و زيرزميني

The application of meta-heuristic algorithms in optimizing the integrated management of surface and underground waters

استفاده از الگوريتم هاي پيشرفته هوش مصنوعي يكي از موثرترين ابزارها در مديريت منابع آب و بهره برداري تلفيقي بهينه در مناطق خشك و نيمه خشك است. تحقيق حاضر با هدف حداقل كردن كمبود نياز آبي با استفاده از دو منبع آب سطحي (سد) و آب زيرزميني (آبخوان) و با درنظرگرفتن شرايط آبخوان و پايداري آن انجام گرديده است. مدل بهره برداري تلفيقي بهينه با استفاده از الگوريتم هاي تكاملي شكار نهنگ (Optimization Algorithm Whale: WOA) و كرم شبتاب (Firefly Algorithm: FA) اجرا شده است. به منظور كنترل تغييرات سطح ايستابي و بررسي وضعيت آب زيرزميني در مدل تلفيقي، شرايط آبخوان توسط كد MODFLOW شبيه سازي گرديده است. نتايج اجراي مدل بهره برداري تلفيقي نشان مي دهد كه عملكرد الگوريتم FA نسبت به الگوريتم WOA مناسب تر است. الگوريتم FA در بدترين وضعيت منابع آب سطحي، حدود 61 درصد نيازهاي آبي را تامين كرده در حالي كه اين مقدار در الگوريتم WOA حدود 52 درصد بوده است. همچنين با اعمال مدل بهينه تلفيقي در طول دوره مورد بررسي حدود 4 و 5 متر به ترتيب توسط الگوريتم WOA و FA خيز آب زيرزميني ايجاد شده است. نتايج حاصل نشان مي دهد كه عملكرد الگوريتم فراابتكاري FA در تخصيص بهره برداري تلفيقي مناسب تر از الگوريتم WOA است.

The use of advanced artificial intelligence algorithms is one of the most effective tools in managing water resources and optimal integrated exploitation in arid and semi-arid areas. The current research has been done with the aim of minimizing the lack of water needs by using two sources of surface water (dam) and groundwater (aquifer) and taking into account the conditions of the aquifer and its stability. The optimal integrated exploitation model has been implemented using the evolutionary algorithms of Whale Hunting (Whale Optimization Algorithm: WOA) and Firefly Algorithm (FA). In order to control the changes in the reservoir level and check the groundwater situation in the integrated model, the conditions of the aquifer have been simulated by the MODFLOW code. The results of the implementation of the integrated exploitation model show that the performance of the FA algorithm is more suitable than the WOA algorithm. In the worst condition of surface water resources, the FA algorithm provided about 61% of the water needs, while this value was about 52% in the WOA algorithm. Also, by applying the integrated optimal model, around 4 and 5 meters of groundwater has been created by WOA and FA algorithms, respectively, during the investigated period. The results show that the performance of the meta-heuristic FA algorithm is more suitable than the WOA algorithm in the allocation of consolidated exploitation.