مدیریت بهره‌برداری از آب مخزن سد‌ امیرکبیر به کمک روش پویایی سیستم و مدل برنامه‌ریزی غیرخطی

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مدیر گروه مهندسی آب دانشکده کشاورزی دانشگاه بوعلی سینا

2 دانشجوی کارشناسی ارشد گروه علوم و مهندسی آب دانشگاه بوعلی سینا همدان

چکیده

مدیریت منابع آب یکی از بزرگ‌ترین چالش‌های قرن حاضر است که می‌تواند سرمنشأ بسیاری از تحولات مثبت و منفی جهان قرار گیرد. درواقع امروزه چالش منابع آب دغدغه بسیاری از کشورهای خاورمیانه است. محدودیت منابع آب قابل‌دسترس و خشک‌سالی‌های اخیر در ایران نیز نشان می­دهد که ایران با یک بحران جدی در زمینه آب مواجه است. این بدین معناست که برای رهایی از شرایط اشاره‌شده باید یک برنامه‌ریزی و مدیریت صحیح در زمینه منابع آب موجود صورت پذیرد. لذا در این تحقیق به‌منظور مدیریت بهره­برداری از مخزن سد امیر کبیر، روش تلفیقی شبیه‌سازی پویایی سیستم، بهینه‌سازی غیرخطی کلاسیک و مدل پیش‌بینی خطی باکس و جنکینز، روی سد مذکور موردبررسی قرار گرفت. در همین راستا، ابتدا حجم آب مخزن سد امیرکبیر به کمک روش پویایی سیستم‌ها در محیط برنامه نویسی ونسیم شبیه‌سازی شد. سپس با استفاده از مدل پیش‌بینی خطی باکس و جنکینز، دبی ورودی و تبخیر از این مخزن برای سال‌های آبی 93 تا 97 پیش‌بینی شدند و نتایج حاصل از آن‌ها وارد مدل شبیه‌سازی شدند. درنهایت به کمک نرم‌افزار لینگو و روش کلاسیک غیرخطی نحوه‌ی مصرف آب پشت مخزن بهینه شد. مقایسه نتایج بهینه‌سازی و نتایج مدل نشان داد که در شرایط بهینه‌سازی مقادیر کمبود و سرریزها طی تقسیم در ماه‌های مختلف، تعدیل‌شده و از خسارت‌های احتمالی جلوگیری می‌شود.

کلیدواژه‌ها

موضوعات

عنوان مقاله [English]

Management of operation of Amirkabir Dam water using System Dynamics and Nonlinear Planning Method

نویسنده [English]

  • Hamed Nozari 1
1 Bualisina University of Hamedan
2
چکیده [English]

Water resource management is nowadays considered as one of the most prominent challenges facing mankind in the current century it could become the origin of many either positive or negative changes throughout the world. The challenge of water resources in the Middle-East countries is of  a more serious concern. The limitations of available water resources and the recent droughts in countries like Iran indicate that Iran is facing a serious and protracted water crisis. Here a key decisive requirement would be a suitable water resource management strategy. In this research, an integrated method of system dynamic approach, classical nonlinear optimization, as well as Box–Jenkins Linear prediction model is proposed for the proper management of dam operations. First, the monthly operation of the reservoir was simulated based upon their storage and outflow characteristics through VENSIM software. Then, the volume of inflow and also evaporation losses from the reservoir were predicted from 2014 to 2018 by use of Box and Jenkins method. Finally the reservoir operations were optimized through LINGO software and classical nonlinear method. The results indicated that in optimization conditions, scarcity and overflow values are adjusted by their division into different months. Hence, probable damages can most probably be prevented.

کلیدواژه‌ها [English]

  • time series
  • System Dynamics
  • dam operations
  • VENSIM
  • LINGO

مراجع

Akiner M.E., and Akkoyunlu A. (2012). Modeling and Forecasting River Flow Rate from the Melen Watershed, Turkey, Journal of Hydrology, Volume 456, pages 121-129.
Azarafza, H., Rezaei, H., Behmanesh, J. and Besharat, S. (2012). Results Comparison of Employing  SO, GA and SA Algorithms in Optimizing Reservoir Operation (Case Study: Shaharchai Dam, Urmia, Iran). Journal of Water and Soil, Volume. 26, Number 5, pages 1101-1108. (In Farsi)
Bagheri, A. and Hosseini,S.A. (2011). A system dynamics approach to assess water resources development scheme in the Mashad plain, Iran, versus sustainability. ASCE Conference on the 4th International Perspective on Water Resources & the Environment, 4-6 January, Singapore
Dabral P.P., Jhajharia D., Mishra P., Hangshing L. and Doley B.J. (2014), Time Series Modelling of Pan Evaporation: A Case Study in the Northeast India, Global NEST Journal, Vol.16, No.2, p. 280-292.
Dodangeh, S., Abedi Koupai, J. and Gohari, S.A. (2012). Application of Time Series Modeling to Investigate Future Climatic Parameters Trend for Water Resources Management Purposes. J. Sci. & Technol. Agric. & Natur. Resour., Water and Soil Sci. Volume 16, Number 59. (In Farsi)
Ghahraman, B. and Sepaskhah, A.R. (2005). Reservoirs Operation Management. Iran-Water Resources Research. Volume 1, Number 2. (In Farsi)
Li, Y.P., Huang, G.H., and Nie, S.L. (2006). An interval-parameter multi-stage stochastic programming model for water resources management under uncertainty. Advances in Water Resources, 29, pages 776-789.
Madani, K. and Mariño,M.A. (2009). System Dynamics Analysis for Managing Iran’s Zayandeh-Rud River Basin. Water Resource Management, Volume 23, Number 11, pages 2163–2187.
Moghaddasi, M., Morid, S. and Araghinejad, Sh. (2009). Optimization of Water Allocation during Water Scarcity Condition Using Non-Linear Programming, Genetic Algorithm and Particle Swarm Optimization (Case Study). Iran-Water Resources Research. Volume 4, Number 3. (In Farsi)
Rastegaripour, F., and Karbasi, A. (2015). The Role of Marketing Mixed Elements in Consumers, Satisfaction. Journal of agricultural economics research, Volume 6, Number 4, Pages 21-37. (In Farsi)
Razaghi, P., Babazadeh, H. and Shourian, M. (2014). Development of multi-purpose reservoir operation hedging rule in water resources shortage conditions using MODSIM8.1. Journal of Water and Soil Resources Conservation, Volume 3, Number 2. (In Farsi)
Shahbazbegian, M.R. Bagheri, A. (2010). Representing systemic strategies to cope with drought impacts using system dynamics modeling. Case study: Hamadan province, Iran. Options Méditerranéennes : Série A. Séminaires Méditerranéens.
Sánchez, R., Rodrigo, M., Folegatti, M., Orellana, G., Alba María Guadalupe, S. and Rogério T. (2009). Dynamic systems approach assess and manage water resources in river basins. Scientia Agricola. Volume 66, Number 4, pages 427-435.
Sheikh khozani, Z., Hosseiny, Kh. And Rahimian, M. (2010). System Dynamic Modeling of Multipurpose Reservoir Operation To Estimate The Optimal Height Of The Dam. Journal of Modeling in Engineering. Volume  8, Number 21. (In Farsi)
Simonovic, P. S. (2002). World Water Dynamics: Global Modeling of Water Resources. Journal of Water Environmental Management, Volume 66, pages 249-267.
Wu, X., Wei, X., and Guo, W. (2012). Multi-Objective Ecological Operation Model of Cascade Hydropower Reservoirs. International Workshop on Information and Electronics Engineering (IWIEE). Proceeding Engineering. 29: pages 3996-4001.
Yurekli, K.and  BKurunc, A. (2005). Performances of Stochastic Approaches in Generating Low Streamflow Data for Drought Analysis. Journal of Spatial Hydrology, Volume 5, Number 1, pages 20-32.
تحقیقات آب و خاک ایران
دوره 48، شماره 2
مرداد 1396
صفحه 335-347

فایل ها

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار