کاربرد الگوریتم بهینه سازی ژنتیک به منظور مکان یابی بهینه سدهای تاخیری

سیلاب ها جزء جدائی ناپذیر و طبیعی زندگی مردم در کلیه جوامع شهری و روستایی هستند. لذا تلاش های زیادی برای مهار این پدیده طبیعی صورت گرفته است که در سه بخش اقدامات سازه ای، غیرسازه ای و ترکیبی از این دو می توان از آن ها نام برد. احداث سدهای تأخیری، از جمله روش های سازه ای کنترل سیلاب می باشد. هدف از این پژوهش طراحی و احداث ترکیبی این سدها برای کنترل سیلاب حوضه نکا است. یکی از مهم ترین عوامل تعیین کننده در طراحی سیستم ها و سازه های عمرانی، عامل هزینه است. بنابراین، بهینه سازی پروژه های کنترل سیلاب به منظور کاهش هزینه ها به نحوی که کارایی (بازده) آن ها در حد مطلوب باشد و کلیه پارامترها و محدودیت های طراحی را برآورده سازد، مورد نیاز است. الگوریتم های متعددی برای حل مسائل بهینه سازی توسعه یافته اند. الگوریتم بهینه سازی ژنتیک (ga)، یکی از جدیدترین الگوریتم هایی است که در این راستا توسعه یافته است. در این تحقیق از الگوریتم ژنتیک برای بهینه سازی و از مدل hec-hms برای شبیه سازی هیدرولوژیکی استفاده شده است. ابتدا مدل hec-hms براساس سه واقعه سیل واسنجی و براساس یک واقعه سیل دیگر مورد اعتبارسنجی قرار گرفت. سپس بارش با دوره بازگشت های 2، 10، 15، 25، 50 و 100 سال در مدل مذکور وارد گردید و هیدروگراف های سیل مربوطه شبیه سازی شد. به دلیل عدم قابلیت لینک بین مدل بهینه ساز و نرم افزار hec-hms، مدل شبیه سازی در محیط نرم افزار matlab توسعه داده شد که قادر به محاسبه هیدروگراف سیل خروجی از حوضه در دو حالت قبل از احداث سد و بعد از احداث سد با آرایش های مختلف باشد. این مدل شبیه ساز به صورت یک زیربرنامه در مدل بهینه ساز برای انجام محاسبات هیدرولیکی استفاده شد. برای نمایش تأثیر بهینه سازی بر کاهش هزینه ها، تابع هدف به دو روش در مدل بهینه ساز تعریف گردید. در روش اول تابع هدف به گونه ای به مدل معرفی شد تا مدل بهینه ساز آرایشی را به منظور احداث سدهای تأخیری بدست آورد که به ازای آن دبی پیک خروجی از حوضه حداقل شود و در روش دوم تابع هدف براساس حداقل نمودن مجموع ضرایب هزینه و دبی پیک به مدل بهینه ساز معرفی گردید. پس از مقایسه نتایج حاصل از هر دو روش مشاهده شد که روش دوم علاوه بر کاهش دبی پیک خروجی از حوضه و به تأخیر انداختن وقوع آن، هزینه لازم برای احداث سدهای تأخیری را حدود 91 درصد نسبت به روش اول کاهش می دهد.