برنامه ریزی بهینه تحویل آب در کانال‌های آبیاری با استفاده از الگوریتم ژنتیک

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار /گروه سازه‌های آبی دانشکده کشاورزی دانشگاه تربیت مدرس، تهران

2 استادیار /گروه مهندسی آبیاری و آبادانی دانشکده کشاورزی دانشگاه تهران، کرج

3 دانشجوی سابق کارشناسی ارشد /گروه مهندسی آبیاری و آبادانی دانشکده کشاورزی دانشگاه تهران

چکیده

برنامه ریزی تحویل و توزیع آب در کانال‌های آبیاری اغلب بصورت توصیفی و مبتنی بر قضاوت کارشناسی صورت می‌گیرد.  با توجه به اهمیت موضوع، اخیراً روش‌های تحلیلی مورد توجه قرار گرفته است. روش‌های تحلیلی مورد استفاده غالباً روش‌های تک هدفی بوده‌اند. در یک مطالعه، روش بهینه سازی SA مورد استفاده قرار گرفته و در آن حل مسائل توزیع آب در کانال‌های آبیاری بصورت چند هدفی بوده و اهداف متفاوت را بصورت همزمان مد نظر قرار داده است. در تحقیق حاضر، از روش بهینه‌سازی الگوریتم ژنتیک بصورت چند هدفی استفاده شده و بر این اساس مدل برنامه ریزی بهینه تحویل آب در کانال‌های آبیاری تهیه گردید. مدل تهیه شده برای گزینه‌های مختلف در یک کانال توزیع‌کننده در شبکه آبیاری فومنات در گیلان مورد آزمون قرار گرفت و برای هر یک از گزینه‌ها، برنامه بهینه تحویل آب را ارائه نمود. با توجه به نتایج بهینه‌سازی و سیاست‌های مورد نظر مدیریت سیستم، می‌توان مناسبترین گزینه‌ها را برای شرایط مورد نظر انتخاب کرد. باتوجه به نتایج این تحقیق می‌توان اظهار داشت که مدل توسعه یافته می‌تواند بعنوان یک ابزار مفید در مدیریت توزیع آب در شبکه‌های آبیاری بکار گرفته شود. 

کلیدواژه‌ها

عنوان مقاله [English]

Optimal Water Scheduling in Irrigation Networks Using Genetic Algorithm

نویسندگان [English]

  • M.J Monem 1
  • M.R Najafi 2
  • S Khoshnavaz 3
1 Associate Professor, Dept. of Hydraulic Structures, Faculty of Agriculture, The University of Tarbiat Modares, Tehran, Iran.
2 Assistant Professor, Dept. of Irrigation and Reclamation Engineering, Faculty of Soil and water Engineering, Campus of Agriculture and Natural Resources, Tehran University, Karaj, Iran
3 Former Graduated Student, Dept. of Irrigation and Reclamation Engineering, Faculty of Soil and water Engineering, Campus of Agriculture and Natural Resources, Tehran University, Iran.
چکیده [English]

The development of water delivery schedules in irrigation canals is mostly performed on the basis of hueristic methods and personal judgment. However, the great impact of water delivery schedules on the performance of systems has recently called for analytical methods to be considered. Analythical methods used so far are mostly single objective. Only one study has considered a multi-objective approach using simulated annealing optimization techniques. In this research the genetic algorithm is used and a model has been developed accordingly. In this model an optimal water delivery schedule for lateral intakes is developed such that different objectives of canal capacity and/or delivery periods are optimized. In this model the number of lateral intakes, their delivery flow limits, and coverage areas are given and a optimal water delivery schedule for the distributary canal is determined. The model is applied on one of the secondary canals of Fomanat Irrigation Network in west Gilan Province, Iran. For this purpose, two objective functions and two options for irrigation blocks including 6 and 7 groups of lateral intakes, totally 4 variants, are tested. The model has derived the optimal water delivery schedule for each variant. Considering the management strategies, the best option could be selected.The results show the ability of the developed model as an efficient tool for water management in irrigation canals.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Genetic algorithm
  • optimization
  • Water delivery schedule
  • Operating irrigation networks

مراجع

شرکت آب منطقه‌ای گیلان. 1342. خلاصه گزارش طرح عمران دشت گیلان و فومنات.
خوشنواز، ص.، 1381،تخصیص بهینه آب در شبکه آبیاری با استفاده از الگوریتم ژنتیک، پایان نامه کارشناسی ارشد، آبیاری و زهکشی، گروه آبیاری و آبادانی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تهران.
منعم، م. ج.، 1376، استفاده از روش ژنتیک در مدل مشابه سازی شبکه‌های آبیاری (ICSS-Pom) برای بهینه سازی عملکرد آنها، اولین کنفرانس هیدرولیک ایران، ص 319  – 308 .
Chamber, R. (1988),  Managing Canal Irrigation: Practical Analysis from South Asia, CambridgeUniversity Press.
Dandy, G. C., Simpson, A. R. and Murphy, L.J. (1996), "An improved genetic algorithm for pipe network optimization"  Water Resour. Res. 32(2): pp. 449-458.
Davidson, J.W. and Goulter, I. C. (1995), "Evolution program for the design of rectilinear branched distribution systems" J. Comp. in Civ. Engrg. ASCE. 9(2): pp. 112-121 .
Goldberg, D. E. (1989), Genetic Algorithms in Search, Optimization and Machine Learning. Addison –Wesley. Reading, Mass.
Lawrence, D. (1991), Handbook of Genetic Algorithms. Van Nostrand. Rein hold. New York.
Monem, M. J. and Namdarian, R. (2002), "Development of  Optimal Water Distribution Schedule for Irrigation Systems Using Simulated Annealing Techniques" The 5th  International Conference on Hydroinformatics. Cardiff. UK. 1th -5th   July 2002.
Monem, M. J. and Namdarian, R. (2005), "Application of Simulated Annealing (SA) Techniques of Optimal Water Distribution in Irrigation Canals" Journal of Irrigation and Drainage, Vol. 54, No 1, pp. 365-373.
Reddy, J. M., Wilamowski, B. and Sharmasarkar, F. C. (1994), "Optimal Scheduling Irrigation for Lateral Canals",  ICID Journal. 48(3): pp. 1-12.
Replogle, J. A. and Merriam, J. L. (1980), "Scheduling and Management of  Irrigation Water Delivery Systems". National sypmosium.Lincholn. Nebraska.
Ritzel, B.J. and Eheart, J. W. (1994), "Using genetic algorithms to solve a multiple objective groundwater pollution containment problem",  Water Resour. Res. 30(5): pp. 1589-1603.
Savic, D. A. and Walter, G. A. (1997), "Genetic Algorithms for Least Cost Design of Water Distribution Networks", J. Water Resour. Plng. Mgmt. ASCE. 123(2): pp. 67-77.
Wang, Q. J. (1991), "The genetic algorithm and its application to calibrating conceptual rainfall-runoff models", Water Resour. Res. 27(9): pp. 2467-2471.
Wang, Z. R., Mohan, J. and Feyan, J. (1995), "Improved 0-1 programing model for optimal flow scheduling in irrigation canals", Irrig. Drain. Sys. 9: pp. 105 – 116.
Wardlaw, R. and Sharif, M. (1999), "Evaluation of genetic algorithms for optimal reservoir system operation", J. Water Resour. Plng. Mgmt. 1: pp. 25-33.
 
تحقیقات منابع آب ایران
دوره 3، شماره 1
خرداد 1386
صفحه 1-11

فایل ها

سابقه مقاله

  • تاریخ دریافت: 27 اردیبهشت 1384
  • تاریخ بازنگری: 20 خرداد 1386
  • تاریخ پذیرش: 09 تیر 1386

هم رسانی

ارجاع به این مقاله

آمار