کاربرد ماشین های بردار پشتیبان در پیش بینی جریان ورودی مخازن و عملکرد بهینه آن

بشر در همه زمان ها نیاز انکارناپذیری به آب داشته و همواره در صدد مهار و استفاده صحیح تر از آن بوده است. با گذشت زمان به علت تقاضای روزافزون آب، سیستم های منابع آب موجود با فشار بیشتری مواجه خواهند بود. بنابراین برای رسیدن به اهداف توسعه، مدیریت هدفمند منابع آب بیش از پیش مورد نیاز است. در بهره برداری از منابع آب های سطحی یکی از مهم ترین مباحث، مدیریت در مخازن سدها است. این پایان نامه در راستای همین امر تهیه و تدوین شده است. در این پژوهش با نگرشی به آینده روشی معرفی شده است تا بر اساس آن بتوان در زمان های آتی بهره برداری از سیستم های چندمخزنه را به شکل به هنگام انجام داد. به منظور تحقق این امر الگوریتم بهینه سازی جستجوی هارمونی (hs) و روش داده محور ماشین های بردار پشتیبان (svm) مورد استفاده قرار گرفته اند. 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. در راستای اهداف پایان نامه با استفاده از تکنیک های ذکر شده دو مدل بهره برداری به هنگام از سیستم چندمخزنه زاینده رود توسعه داده شده است. تفاوت اساسی این مدل ها در بررسی تاثیر نوسانات اقلیمی، مبنای نامگذاری آن ها با عناوین غیراقلیمی و اقلیمی می باشد. هر یک از مدل های بهره برداری توسعه داده شده در یک فرایند دو مرحله ای نحوه بهره برداری از مخازن موجود در سیستم را تعیین می کنند. در مرحله اول مقادیر خروجی بهینه با استفاده از الگوریتم hs در یک دوره بلندمدت آماری (44 ساله) تعیین می گردد. در مرحله دوم مدل یادگیری توسعه داده شده به کمک روش svm با استفاده از مقادیر خروجی بهینه به دست آمده از مرحله اول به نحوی آموزش داده می شود که بتواند با استفاده از داده های معلوم گذشته مقدار بهینه خروجی را در آینده مشخص کند. اطلاعات موثر جهت آموزش مدل های پیشنهادی شامل پارامترهای رواناب ورودی، نیاز ماهانه و حجم اولیه مخزن می باشد. نزدیکی مقادیر خطای محاسبه شده مدل های مذکور در مراحل آموزش و آزمون نشان دهنده عمومیت پذیری بالای این دو مدل است. استفاده از متغیرهای مشخص کننده وضعیت اقلیم در بردار ورودی مدل اقلیمی، سبب کاهش میزان خطا (rmse) و درنتیجه بهبود نتایج آن نسبت به مدل غبراقلیمی می شود. درانتها جهت ارزیابی کارآیی مدل های معرفی شده، عملکرد آن ها در بهره برداری از سیستم برای دوره آماری 44 ساله شبیه سازی شده است. در این راستا از نتایج شبیه سازی عملکرد مخازن با استفاده از منحنی فرمان میانگین و همچنین نتایج بهینه سازی بلندمدت به عنوان معیارهای مقایسه استفاده شده است. مدل های اقلیمی و غیر اقلیمی از نقطه نظر کاهش شدت کمبودها به ترتیب به 95درصد و 91درصد نتایج بهینه سازی بلندمدت دست یافته اند. این نتایج در مقایسه با نتایج حاصل از منحنی فرمان میانگین (80 درصد نتایج بهینه سازی بلندمدت)، حکایت از برتری مدل های توسعه داده شده در این تحقیق دارد.