کاربرد الگوریتم های فراابتکاری (meta-heuristic) در بهینه سازی مدیریت تلفیقی آب های سطحی و زیرزمینی

استفاده از الگوریتم های پیشرفته هوش مصنوعی یکی از موثرترین ابزارها در مدیریت منابع آب و بهره برداری تلفیقی بهینه در مناطق خشک و نیمه خشک است. تحقیق حاضر با هدف حداقل کردن کمبود نیاز آبی با استفاده از دو منبع آب سطحی (سد) و آب زیرزمینی (آبخوان) و با درنظرگرفتن شرایط آبخوان و پایداری آن انجام گردیده است. مدل بهره برداری تلفیقی بهینه با استفاده از الگوریتم های تکاملی شکار نهنگ (optimization algorithm whale: woa) و کرم شبتاب (firefly algorithm: fa) اجرا شده است. به منظور کنترل تغییرات سطح ایستابی و بررسی وضعیت آب زیرزمینی در مدل تلفیقی، شرایط آبخوان توسط کد modflow شبیه سازی گردیده است. نتایج اجرای مدل بهره برداری تلفیقی نشان می دهد که عملکرد الگوریتم fa نسبت به الگوریتم woa مناسب تر است. الگوریتم fa در بدترین وضعیت منابع آب سطحی، حدود 61 درصد نیازهای آبی را تامین کرده در حالی که این مقدار در الگوریتم woa حدود 52 درصد بوده است. همچنین با اعمال مدل بهینه تلفیقی در طول دوره مورد بررسی حدود 4 و 5 متر به ترتیب توسط الگوریتم woa و fa خیز آب زیرزمینی ایجاد شده است. نتایج حاصل نشان می دهد که عملکرد الگوریتم فراابتکاری fa در تخصیص بهره برداری تلفیقی مناسب تر از الگوریتم woa است.

the application of meta-heuristic algorithms in optimizing the integrated management of surface and underground waters

the use of advanced artificial intelligence algorithms is one of the most effective tools in managing water resources and optimal integrated exploitation in arid and semi-arid areas. the current research has been done with the aim of minimizing the lack of water needs by using two sources of surface water (dam) and groundwater (aquifer) and taking into account the conditions of the aquifer and its stability. the optimal integrated exploitation model has been implemented using the evolutionary algorithms of whale hunting (whale optimization algorithm: woa) and firefly algorithm (fa). in order to control the changes in the reservoir level and check the groundwater situation in the integrated model, the conditions of the aquifer have been simulated by the modflow code. the results of the implementation of the integrated exploitation model show that the performance of the fa algorithm is more suitable than the woa algorithm. in the worst condition of surface water resources, the fa algorithm provided about 61% of the water needs, while this value was about 52% in the woa algorithm. also, by applying the integrated optimal model, around 4 and 5 meters of groundwater has been created by woa and fa algorithms, respectively, during the investigated period. the results show that the performance of the meta-heuristic fa algorithm is more suitable than the woa algorithm in the allocation of consolidated exploitation.