بهره برداری بهنگام و ترتیبی مخزن با استفاده از الگوریتم جستجوی هارمونی و سیگنال های بزرگ مقیاس اقلیمی

آب به عنوان یکی از اصلی ترین نیازهای بشر بمنظور پیشرفت وتوسعه، در دستیابی به آن بشر همواره اهتمام داشته و کوشیده از منابع آب موجود نهایت بهره وری را داشته باشد. یکی از مهمترین منابع آبی موجود در اغلب کشورها (از جمله ایران) آب استحصال شده در مخازن سدها می باشد که مدیریت بهره برداری از آنها از چالشهای مدیران صنعت آب و محققین بشمار می آید. در این پژوهش با نگرشی به آینده روشی معرفی شده است تا بتوان در زمان های آتی با دیدی بلند مدت بر مخزن بهره برداریی بهینه از مخازن داشته و با توسعه آن بتوان بهره برداری از سیستم های مخازن را به شکل بهنگام انجام داد. به منظور تحقق این امر از الگوریتم جستجوی هارمونی (hs) و روش داده محور ماشین های بردارشتیبان (svm) در کنار روش اطلاعات متقابل (mi)، بمنظور انتخاب پارامترهای موثر و همچنین سیگنال های بزرگ مقیاس اقلیمی به عنوان متغیرهای پیش بینی کننده رواناب ورودی به مخزن استفاده شده است. الگوریتم hs یکی از روش های نوین بهینه سازی فراکاوشی است که به واسطه عملکرد موفق آن در سال های اخیر مورد توجه قرار گرفته است. روش داده محور svm با تکیه بر اصل کمینه سازی ریسک ساختاری، به عنوان روشی قدرتمند در یادگیری معرفی شده است. سیگنال های اقلیمی را هم می توان پارامتر ها و شاخص ها یی دانست که تغییر این شاخص ها از لحاظ زمانی در ایستگاه های مختلف نشان دهنده تغییراتی در میزان بارش و یا دما است که در زمانی دیگر و در مکانی دیگر اتفاق خواهد افتاد. در راستای اهداف پایان نامه با استفاده از تکنیک های ذکر شده مدل بهره برداری از مخزن سد زاینده رود توسعه داده شده است. در مدل ارائه شده در این تحقیق در مرحله اول با استفاده از سیگنال های بزرگ مقیاس اقلیمی به عنوان متغیر های پیش بینی کننده و استفاده از روش داده محور svm رواناب ورودی به مخزن سد زاینده رود پیش بینی می شود. بمنظور انتخاب پارامترهای موثر از روش mi استفاده شده است. طول دوره آماری بمنظور آموزش و آزمون مدل 56 سال در نظر گرفته شده، که 11 سال به عنوان آزمون و 45 سال بمنظور آموزش استفاده شده است. در مرحله بعد و در گام بهینه سازی، با استفاده از روش جستجوی هارمونی و همچنین پیش بینی های انجام شده از رواناب ورودی به مخزن، خروجی بهینه مخزن تعیین می شود. مدل بهینه سازی بصورت ترتیبی بوده که با رخداد هر سه ماه، پیش بینی ها بروز شده و حجم انتهای مخزن با توجه به مقادیر مشاهده ایی رواناب ورودی به مخزن اصلاح ونهایتاَ خروجی بهینه برای ماه های آینده تعیین می شود. نزدیکی مقادیر خطای محاسبه شده مدل های مذکور در مراحل آموزش و آزمون نشان دهنده عمومیت پذیری بالای این دو مدل است. استفاده از سیگنال های بزرگ مقیاس اقلیمی به عنوان پیش بینی کننده بلند مدت رواناب ورودی به مخزن و همچنین استفاده از مدلی ترتیبی بمنظور بهینه سازی و اصلاح مقادیر پیش بینی و حجم انتهای مخزن در هر دوره بهینه سازی سبب شده است که مدل ارئه شده در این تحقیق تا حد قابل قبولی به بهینه سازی بر اساس مقادیر مشاهداتی نزدیک شده و میزان خطای اتفاق افتاده چه در مرحله پیش بینی و چه در مرحله بهینه سازی کاهش یابد. در انتهای این تحقیق جهت ارزیابی کارایی مدل معرفی شده، عملکرد آن در بهره برداری از سیستم شبیه سازی شده است و سه مدل بهینه سازی تعیین و مقایسه شده است. مدل های بهینه سازی مقایسه شده عبارتند از، بهینه سازی بر اساس مقادیر مشاهداتی ورودی به مخزن سد، بهینه سازی بر اساس مقادیر پیش بینی شده در اول سال آبی (غیر ترتیبی) ونهایتاَ بهینه سازی بر اساس مدل ترتیبی که نتایج ارزیابی همگی نشان دهنده نزدیک بودن بهینه سازی مدل ترتیبی و بهینه سازی بر اساس مقادیر مشاهداتی ورودی به مخزن سد است.