An Imperialist Competitive Algorithm (ICA)-Based Approach to Optimize the Reservoir Storage of the Kahir Dam

محورهای موضوعی : Environmental policy and management

علی سردار شهرکی ¹ , سمیه امای ²

1 - استادیار اقتصاد کشاورزی، دانشگاه سیستان و بلوچستان، زاهدان، ایران
2 - دانشجوی دکتری مهندسی آب، دانشگاه تبریز، تبریز، ایران

تاریخ دریافت : 1396/07/30 تاریخ پذیرش : 1398/07/21 تاریخ انتشار : 1399/03/12

کلید واژه: Imperialist Competitive Algorithm, Optimal Operation, Prediction of Reservoir Dam Storage, Kahir Dam,

چکیده مقاله :

Water scarcity, especially in Iran and during the recent droughts, emphasizes the importance of achieving an optimal operation policy for large dam reservoirs. In the last two decades, the annual optimization of dam reservoirs under controlled conditions, as well as climatic and real conditions, has attracted many researchers and experts. This study proposes a new approach to predict reservoir dam storage. The imperialist competitive algorithm (ICA) is a new approach in the field of evolutionary computation that calculates an optimal solution for different optimization problems. Using mathematical modeling of the social-psychological evolution process, ICA provides a new approach to solve mathematical optimization problems, and compared to other algorithms, it has appropriate speed and high convergence rate in finding an optimal answer. This research used the ICA for the annual optimization of the Kahir reservoir to derive optimal policies. Objective function downstream water issue needs to establish relationships based on continuity were selected. Comparison of ICA model in population 100 showed that the ICA algorithm with average best objective function value of 125, 114.6, and 85.60 with a number of further evaluations of the objective function to achieve higher capacity is the optimum answer. The results showed a 6.1 percent error in the implementation of the ICA algorithm between the observed and predicted storages. The results of applying the ICA to the annual optimization problem demonstrate the capability of the proposed method.

چکیده انگلیسی:

کمبود آب، به ویژه در ایران و در دوره خشکسالی­های اخیر، بر اهمیت دستیابی به یک سیاست عملیاتی بهینه برای مخازن بزرگ اهمیت پیدا کرده است. در دو دهه گذشته، بهینه­سازی سالانه مخازن در شرایط کنترل شده و همچنین شرایط آب و هوایی توجه بسیاری از محققان و کارشناسان را به خود جلب کرده است. در این مطالعه، رویکرد جدیدی برای پیش­بینی ذخیره مخزن ارائه شده است. الگوریتم رقابت استعماری (ICA) یک رویکرد جدید در زمینه محاسبات تکاملی است که راه حل بهینه را در مشکلات مختلف بهینه­سازی محاسبه می­کند. این الگوریتم با مدل­سازی ریاضی فرآیند تکامل اجتماعی روانشناختی، رویکرد جدیدی را برای حل مشکلات بهینه­سازی ریاضی ارائه می­دهد و در مقایسه با سایر الگوریتم­ها، سرعت مناسب و سرعت همگرایی بالایی را در یافتن پاسخ بهینه دارد. در این تحقیق از الگوریتم رقابتی امپریالیست برای بهینه­سازی سالانه مخزن کهیر برای به دست آوردن سیاست­های بهینه استفاده شده است. عملکرد هدف از جهت دستیابی به آب در پایین دست نیاز به ایجاد روابط براساس استمرار وجود دارد. عملکرد هدف از جهت دستیابی به آب در پایین دست نیاز به ایجاد روابط براساس استمرار دارد. مقایسه مدل ICA در جمع 100 نشان داد که الگوریتم ICA با میانگین بهترین ارزش تابع هدف 125، 6/114 و 60/85 با تعدادی از ارزیابی­های بیشتر تابع هدف برای دستیابی به ظرفیت بالاتر، پاسخ بهینه است. نتایج حاکی از خطای 1/6 درصدی در اجرای الگوریتم ICA بین انبارهای مشاهده شده و پیش بینی شده است. نتایج استفاده از الگوریتم رقابتی امپریالیست برای مسئله بهینه­سازی سالانه بیانگر توانایی روش پیشنهادی است.