بهینه‌سازی بهره‌برداری از سد مخزنی با استفاده از الگوریتم‌های گرگ ‌خاکستری، جستجوی کلاغ و نهنگ بر اساس حل مدل برنامه‌ریزی غیرخطی

بهینه‌سازی استفاده از منابع آب به‌ویژه در بخش کشاورزی که بیشترین سهم را در استحصال منابع آب دارد از اهمیت زیادی برخوردار است. لذا در این پژوهش ضمن معرفی الگوریتم بهینه‌سازی گرگ‌ خاکستری، جستجوی ‌کلاغ و نهنگ، عملکرد آنها در بهره‌برداری بهینه از سیستم تک‌مخزنه سد گلستان با هدف تامین نیاز آبی اراضی پایین‌دست، بر اساس شاخص‌های اطمینان‌پذیری، برگشت‌پذیری و آسیب‌پذیری مورد ارزیابی قرار گرفت. در این ‌راستا تابع هدف به‌صورت کمینه‌سازی کل کمبود طی دوره بهره‌برداری تعریف و محدودیت های معادله پیوستگی، حجم سرریز، حجم ذخیره و حجم رهاسازی از مخزن بر تابع هدف مسئله اعمال شد. سپس نتایج با پاسخ بهینه مطلق بر اساس روش برنامه‌ریزی غیرخطی حاصل از نرم‌افزار gams مقایسه شد و درنهایت بر اساس توسعه مدل تصمیم‌گیری چندمعیاره رتبه‌بندی الگوریتم‌ها از لحاظ عملکرد صورت پذیرفت. نتایج نشان داد که الگوریتم گرگ‌ خاکستری در بهینه‌سازی تابع هدف بهتر از سایر الگوریتم‌ها عمل می‌کند به‌گونه‌ای که میانگین پاسخ‌ها در الگوریتم‌های گرگ‌ خاکستری، جستجوی کلاغ و نهنگ به‌ترتیب 92، 84 و 67 درصد پاسخ بهینه مطلق است به‌علاوه، الگوریتم گرگ‌ خاکستری در کلیه شاخص‌ها از عملکرد مناسب‌تری نسبت به الگوریتم‌های جستجوی کلاغ و نهنگ برخوردار است. همچنین ضریب تغییرات پاسخ‌های به‌دست آمده توسط الگوریتم گرگ‌ خاکستری نسبت به الگوریتم‌های جستجوی کلاغ و نهنگ به‌ترتیب به میزان 2 و 1/43 برابر کوچک‌تر است. درنهایت نتایج حاصل از مدل تصمیم‌گیری چندمعیاره مشخص کرد که الگوریتم گرگ‌ خاکستری دارای رتبه نخست نسبت به دو الگوریتم دیگر مورد بررسی در حل مسئله بهره‌برداری بهینه از مخزن سد گلستان است.

Optimization of Reservoir Dam Operation Using Gray Wolf, Crow Search and Whale Algorithms Based on the Solution of the Nonlinear Programming Model

Optimizing the water resources operation, especially in the agricultural sector, which has the largest share in the water resources operation, is extremely important. Therefore, in this research, while introducing Whale, Gray Wolf and Crow Search Optimization Algorithms, their performance in the optimum operation of Golestan singlereservoir system Dam was evaluated with the aim of providing water demand for the downstream lands based on reliability, Reversibility, and vulnerability indices. In this optimization problem, the objective function was defined as the minimization of the total deficiency during the operation period. Meanwhile, the constraints of continuity equation, overflow, storage and reservoir release volume were applied to the objective function of the problem. Then, the results were compared with the absolute optimal value based on the nonlinear programming method obtained from GAMS software; finally, a multicriteria decisionmaking model was developed to rank the optimization algorithms in terms of performance. The absolute optimal response obtained by the GAMS software based on the nonlinear programming method was 19.41. The results showed that the Gray Wolf algorithm performed better than the other algorithms in optimizing the objective function, so that the average responses in Gray Wolf, Crow Search and Whale algorithms were 92, 84 and 67% of the absolute optimal response, respectively. Furthermore, the Gray Wolf optimization algorithm performs better than the Whale and Crow Search algorithms in all parameters. In addition, the coefficient of variation of the responses obtained by the Gray Wolf algorithm is 2 and 1.43 times smaller than that in the Whale and Crow Search Algorithms, respectively. Finally, the results of the multicriteria decisionmaking model showed that the gray wolf algorithm had the first rank, as compared to the other two algorithms studied in solving the problem of the optimal operation of the Golestan dam reservoir.