بهینه‌سازی برنامه تخصیص آب در شبکه‌ آبیاری بیله‌وار با استفاده از الگوریتم ژنتیک

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه رازی

2 سازه های هیدرولیکی ، ارزیابی عملکرد شبکه های ابیاری

چکیده

با افزایش جمعیت و محدودیت منابع آبی، بهره‌برداری صحیح و مناسب از شبکه‌های آبیاری ضروری است. یکی از دلایل کاهش عملکرد شبکه‌های آبیاری، توزیع نامناسب آب در سطح اراضی و انشعابات است. با گسترش رایانه و روش‌های عددی امکان توسعه مدل‌های شبیه‌سازی جریان و بهینه‌سازی توزیع آب در شبکه‌های آبیاری فراهم شده است. در این پژوهش، از الگوریتم ژنتیک به منظور تهیه برنامه بهینه توزیع آب در کانال BLMC شبکه بیله‌وار واقع در استان کرمانشاه استفاده شده است. برنامه تحویل و توزیع بهینه به صورت تک هدفی که شامل حداقل نمودن اختلاف حجم آب تحویلی و مورد نیاز هر مزرعه است، ارائه شد. در ابتدا با استفاده از تحلیل حساسیت تأثیر پارامترها و عملگرهای الگوریتم ژنتیک بر تابع هدف مورد بررسی قرار گرفت. مقدار بهینه برای تعداد نسل، اندازه جمعیت، احتمال تلاقی و جهش برای بهینه‌سازی توزیع آب به ترتیب 250، 200، 90% و 1% تعیین شد. در حالتی که روشن و خاموش شدن پمپ مزارع هر 24 ساعت یکبار اتفاق افتد، اختلاف حجم آب تحویلی و مورد نیاز کل مزارع شبکه بیله‌وار برای دهه دوم فروردین و دهه اول خرداد به ترتیب 28910 و 14130 مترمکعب است.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Optimal Water Scheduling in Bilavar Irrigation Network Using Genetic Algorithm

نویسنده [English]

  • maryam omrani 1
1 razi university
چکیده [English]

Proper operation of irrigation networks because of population growth and limited water resources is essential. The poor operational performance of irrigation systems is partly a result of improper distribution of water to the tertiary units and branches. Progress of computers and numerical methods caused developing models for flow simulation and optimizing water distribution in irrigation networks. In this study, the genetic algorithm has used in order to determine the optimal schedule of water distribution in BLMC channel of Bilavar network, located in Kermanshah Province. The optimal schedule of water distribution was presented in form of single purpose, including minimizing the difference between the delivery and required amount of water for each farms. Initially, the genetic algorithm parameters and operators impact on the objective function were studied using sensitivity analysis. Suitable values for number of generations, population size, crossover and mutation probability for optimizing water distribution determined 250, 200, 90% and 1%, respectively. In case that water pump on and off occurs every 24 hours, differences between delivered and needed volume of water for all farms in Bilavar network, during second decade of April and early May, are 28910 and 14130 cubic meters, respectively.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Bilavar Irrigation Network
  • FLDWAV Model
  • Genetic algorithm
  • Optimal Water Scheduling

Davidson, J. W. and Goulter, I. C. 1995. Evolution program for the design of rectilinear branched distribution systems. J. Comput. Civil Eng. 9(2): 112-121.

 

Fread, D. L. 1998. NWS FLDWAV model: Theoretical description hydrologic research laboratory. Office of Hydrology National Weather Service (NWS). NOAA.

 

Goldberg, D. 1989. Genetic Algorithms in Search, Optimization and Machine Learning. Addison-Wesley Longman Publishing Co. Inc. Boston, MA, USA.

 

Kakooei, S. and Emadi, A. R. 2013. Application of ACS algorithm in optimal water distribution (case study: MC canal of Alborz irrigation network). J. Water Soil Conserv. 20(2): 179-194. (in Persian)

 

Kouchakzadeh, S., Monem, M. J. and Kasbdouz, Sh. 1999. Determination of the optimal water
distribution policy in an irrigation network (case study: Qurichay network). J. Agric. Sci. 30(2):
369-378. (in Persian)

 

Mathur, Y. P., Sharma, G. and Pawde, A. W. 2009. Optimal operation scheduling of irrigation canals using genetic algorithm. Int. J. Recent Trend. Eng. 1(6): 11-15.

 

Moghimzadeh, H., Kouchakzadeh, S. and Parvareshrizi, A. 2012. Experimental accommodation of FLDWAV hydrodynamic model for application in irrigation and drainage networks. J. Water Soil 26(1): 20-32. (in Persian)

 

Molden, D. J. and Gates, T. K. 1990. Performance measures for evaluation of irrigation-water-delivery system. J. Irrig. Drain. Eng. 116(6): 804-823.

 

Monem, M. J. and Namdarian, R. 2005. Application of simulated annealing (SA) techniques of optimal water distribution in irrigation canals. J. Irrig. Drain. 54(1): 365-373.

 

Monem, M. J. and Nouri, M. A. 2010. Application of PSO method for optimal water delivery in irrigation networks. Iranian J. Irrig. Drain. 4(1): 73-82. (in Persian)

 

Monem, M. J. and Shuurmans, S. W. 1992. Performance of canal delivery strategies and control system. CEMAGREF IIMI International Workshop on the Application of Mathematical Modeling for the Improvement of Canal Operation. Montpellier. France.

 

Monem, M. J., Najafi, M. R. and Khoshnavaz, S. 2007. Optimal water scheduling in irrigation networks using genetic algorithm. Iran Water Resour. Res. 3(1): 100-110. (in Persian)

 

Wang, Z. R., Mohan, J. and Feyan J. 1995. Improved 0-1 programming model for optimal flow scheduling in irrigation canals. J. Irrig. Drain. Sys. 9, 105-116.