metaheuristic algorithms
در نشریات گروه مهندسی آب-
در برنامه ریزی پروژه های منابع آب، برآورد میزان دسترسی به آب نقش مهمی ایفا می کند. اولین مرحله در برآورد در دسترس بودن آب، محاسبه رواناب در حوضه های آبریز است. از طرفی، تغییر اقلیم به صورت مستقیم بر روی مولفه های هیدرولوژیکی و منابع آبی تاثیرگذار است؛ لذا بررسی اثرات تغییر اقلیم بر مولفه های آبی همچون رواناب امری ضروری است. از این رو در این مطالعه وضعیت جریان ورودی به دریاچه های طشک- بختگان به عنوان یکی از مهمترین دریاچه های کشور مورد بررسی قرار گرفت. از آنجا که فرآیند بارش- رواناب به دلیل ماهیت غیرخطی و چند بعدی، مفهومی پیچیده است، تاکنون مدل های مفهومی و فیزیک- پایه مختلفی به منظور پیش بینی رواناب توسعه یافته است. وابستگی زیاد این مدل ها به پارامترها و نقشه های متعدد، عملا کارایی آنها را در حوضه های با آمار محدود با چالشی اساسی روبرو می نماید. در مقابل، مدل های مبتنی بر شبکه عصبی مصنوعی و سیستم استنتاج فازی به عنوان ابزارهای کاربردی درنظر گرفته می شوند که می توانند در چنین شرایطی به هیدرولوژیست ها در فعالیت های عملیاتی کمک کنند. در این مطالعه مدل های شبکه عصبی انتشار به جلو FFBPNN و سیستم استنتاج عصبی فازی تطبیقی ANFIS و تلفیق آن با الگوریتم های فراابتکاری بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO) و ژنتیک (GA) به منظور بررسی وضعیت رواناب در شرایط تاریخی و نیز تغییر اقلیم تحت سناریوهای RCP و SSP مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که مدل های FFBPNN و ANFIS تلفیق شده با الگوریتم PSO (ANFIS_PSO) با استفاده از متغیرهای بارش، دمای حداقل و دمای حداکثر به عنوان متغیرهای ورودی، به ترتیب با مقادیر ضریب همبستگی، ریشه میانگین مربعات خطا (متر مکعب بر ثانیه)، ضریب نش- ساتکلیف و کلینگ گوپتا (0/99، 2/07، 0/99 و 0/98 در دوره آموزش و 0/94، 3/61، 0/91 و 0/88 در دوره آزمون) و (0/98، 2/94، 0/97 و 0/98 در دوره آموزش و 0/93، 3/87، 0/85 و 0/88 در دوره آزمون) عملکرد بهتری نسبت به سایر مدل ها با ورودی های متفاوت داشته اند. نتایج این تحقیق می تواند برای بررسی اثرات این سناریوها بر حوضه های مهم کشور و در نتیجه برنامه ریزی و مدیریت منابع آب در شرایط تغییر اقلیم مفید باشد.
کلید واژگان: تغییر اقلیم، FFBPNN، ANFIS، الگوریتم های فراابتکاریEstimating the available water plays a vital role in planning water resources projects. The first step in assessing water availability is to calculate runoff in catchments. Moreover, it is necessary to study the effects of climate change on water components such as runoff since climate change directly affects the hydrological components and water resources. In this study, the status of the inflow to Tashk-Bakhtegan lakes as one of the most important lakes in the country was investigated. Because generation of runoff is a complex concept due to its nonlinear and multidimensional nature, various theoretical and physical models have been developed to predict runoff. The high dependence of these physical models on numerous parameters and maps, practically challenfged their efficiency in basins with limited observations. On the other hand, models based on artificial neural networks and fuzzy inference systems are considered applied tools that can help hydrologists in such circumstances. In this study, FFBPNN and ANFIS models and their combination with PSO and GA metaheuristic algorithms have been investigated in evaluating the runoff in historical conditions and under RCP and SSP climate change scenarios. The obtained results showed that the FFBPNN and ANFIS models combined with the PSO algorithm (ANFIS_PSO) using precipitation, minimum temperature, and maximum temperature as inputs had better performance compared to other models with different inputs. The values of the correlation coefficient, root mean square error (m3/s), Nash-Sutcliffe coefficient and Kling Gupta were respectively 0.99, 2.07, 0.99 and 0.98 in the training period and 0.94, 3.61, 0.91 and 0.88 in the test period and 0.98, 94. 2, 0.97 and 0.98 in the training period and 0.93, 3.87, 0.85 and 0.88 in the test period. The results of this study can be used in investigating the effects of the above mentioned scenarios on important basins of the country and consequently in planning and managing water resources in the context of climate change.
Keywords: climate change, FFBPNN, ANFIS, Metaheuristic Algorithms -
در چند دهه اخیر الگوریتم های فراکاوشی نقش موثری در مسائل مختلف مهندسی از جمله بهره برداری بهینه از مخازن داشته اند. به دلیل پیچیدگی مسائل مدیریت منابع آب و در نتیجه نیاز روزافزون به توسعه و رواج روش های مزبور، در پژوهش حاضر اقدام به مدل سازی بهره برداری بهینه از سیستم های پیچیده چند مخزنی با استفاده از روشی مبتنی بر الگوریتم جستجوی موجودات همزیست (Symbiotic Organisms Search) گردید. در گام اول، عملکرد موفقیت آمیز روش با استفاده از تعدادی توابع محک استاندارد ارزیابی شد. سپس الگوریتم جستجوی موجودات همزیست در حل سیستم چهار و ده مخزنه محک مورد استفاده قرار گرفت. نتایج حاصل از الگوریتم جستجوی موجودات همزیست، با الگوریتم های تکاملی توسعه یافته دیگر ازجمله الگوریتم های ژنتیک و ازدحام ذرات مقایسه شد. نتایج نشان داد که در سیستم های چهار و ده مخزنه، بهترین نتایج بدست آمده توسط الگوریتم جستجوی موجودات همزیست به ترتیب برابر 8114/308 و 0227/1190 بوده است. نتایج نشان داد که الگوریتم جستجوی موجودات همزیست در بهره برداری بهینه از سیستم های چند مخزنه از عملکرد مناسب تری برخوردار می باشد.کلید واژگان: الگوریتم جستجوی موجودات همزیست، بهره برداری بهینه، الگوریتم های فراکاوشی، سیستم های چند مخزنهIn recent decades, Metaheuristic algorithms have been applied successfully in various water resource engineering and management issue especially in optimal operation of reservoirs. In this paper, a model based on Symbiotic Organisms Search (SOS) algorithm has been developed for modeling optimal operation of complex multi-reservoirs systems. In the first step, the performance of the method was successfully assessed through several benchmark functions. Then SOS algorithm was then used to derive the optimal operation of four- and ten- reservoir systems. The results of SOS were compared with other developed evolutionary algorithms including Genetic Algorithm (GA) and Particle Swarm Optimization (PSO). The results showed that, for cases of four- and ten- reservoir systems, the best solutions achieved by the SOS were 308.8114 and 1190.0227, respectively. The results revealed that the SOS algorithm was the superior algorithm in optimal operation of multi-reservoirs systems.Keywords: SOS Algorithm, Optimal Operation, metaheuristic algorithms, Multi-Reservoirs System
- نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شدهاند.
- کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شدهاست. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
- در صورتی که میخواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.