طراحی سامانه کنترل خودکار به‌منظور توزیع عادلانه آب در شرایط کم‌آبی و نوسانات جریان ورودی، مطالعه موردی شبکه آبیاری رودشت

سابقه وهدف: شرایط غیرمعمول بهره‌برداری کانال‌های آبیاری به سبب تشدید خشکسالی‌های پی‌در‌پی در اکثر شبکه‌های کشور عملکرد ضعیف شبکه‌های آبیاری کشور در توزیع عادلانه آب بین مصرف‌کنندگان را سبب شده است. در این شرایط بهره‌گیری از راهبردهای نوین در بهبود فرآیند بهره‌برداری مورد توجه قرار گرفته که اجرای آن نیازمند وجود سامانه کنترل خودکار در کانال می‌باشد و اصولاً با شیوههای بهرهبرداری مرسوم اکثر شبکه‌های کشورمان انجام پذیر نیست. مواد و روشها:در این تحقیق، سامانه کنترل خودکار مرکزی پیش‌بین جهت بهره‌برداری کانال اصلی آبیاری طراحی شد. همچنین شبیه‌سازی هیدرولیک جریان در کانال با استفاده از مدل ساده شده انتگرالی- تاخیری در محیط نرم‌افزارمتلب انجام گرفت. با تعریف متغیر جدید تفاوت خطای سطح آب بین بازه‌های کانال آبیاری، استراتژی بهره‌برداری تفاوت خطای سطح آب به‌عنوان بخش نرم‌افزاری سامانه بهره‌برداری به کنترل‌گر پیش‌بین اضافه شد. کانال مورد مطالعه در این تحقیق، کانال اصلی شبکه‌ی آبیاری رودشت است که با دو مشکل عمده نوسانات ورودی و کم‌آبی مواجه می‌باشد. براین اساس سناریوهای بهره‌برداری مختلفی با استفاده از اطلاعات واقعی بهره‌برداری کانال انتخاب شد و سامانه کنترل خودکار در شرایط مختلف بهره‌برداری مورد ارزیابی قرار گرفت. به منظور سنجش کارایی استراتژی بهره‌برداری تفاوت خطای سطح آب در توزیع عادلانه آب بین آبگیرهای واقع در کانال اصلی، بهره‌برداری کانال با و بدون بهره‌گیری از استراتژی بهره‌برداری مذکور بررسی شد. یافتهها: نتایج تحقیق حاکی از عملکرد مطلوب سامانه کنترل خودکار در مدیریت بهره‌برداری کانال آبیاری تحت نوسانات ملایم و شدید بود به نحوی‌که میزان شاخص عدالت محاسبه شده به ترتیب 21/1 و 33/4 درصد برای دو سناریوی مذکور بدست آمد. با افزودن سناریوی کم‌آبی، ضرورت به‌کارگیری استراتژی «بهره‌برداری تفاوت خطای سطح آب» توسط کنترل‌گر پیش‌بین مشخص شد، زیرا با مقادیر بدست آمده 22/15 و 5/22 درصدی شاخص عدالت دیگر کنترل‌گر به‌تنهایی قادر به پیاده‌سازی توزیع عادلانه به نحو مطلوب نبوده است. همچنین نتایج نشان داد به‌کارگیری استراتژی مذکور به ترتیب سبب بهبود 13 و 17 درصدی شاخص عدالت توزیع آب در سناریوهای نوسان ملایم و نوسانات شدید شد. نتیجه‌گیری: نتایج این تحقیق نشان داد که در شرایط وخیم بهره‌برداری، به‌کارگیری استراتژی‌های بهره‌برداری به منظور ارتقا عملکرد سامانه‌های کنترل ضروری است. مزیت عمده بهره‌گیری از استراتژی‌ بهره‌برداری تفاوت خطای سطح آن است که بدون هیچ‌گونه نیاز به صرف هزینه اضافی جهت تغییر در زیرساخت سامانه کنترل خودکار، میزان مطلوبیت عدالت توزیع آب قابل بهبود است. راهبرد اختلاف خطای رقوم سطح آب به عنوان یک روش سیستماتیک در توزیع عادلانه آب بین آب بران در طول کانال اصلی، می‌تواند در بهبود عملکرد سامانه‌های کنترل خودکار نقش قابل توجهی را در شرایط کم آبی ایفا نماید.