مدل پیشنهادی پژوهشگران دانشکده فنی دانشگاه تهران برای بهره‌برداری بهینه از مخازن سد‌ها

باشگاه خبرنگاران جوان - در پژوهشی که به سرپرستی دکتر رضا کراچیان، استاد دانشکده مهندسی عمران دانشکدگان فنی دانشگاه تهران، در قالب پایان‌نامه کارشناسی ارشد یاسمن کاظم‌نادی و رساله دکتری مهتا نظری، دانشجویان این دانشکده، انجام شده، راهکاری برای بهره‌برداری بهینه از مخازن سد‌ها ارائه شده است.

به گفته دکتر کراچیان، «در سال‌های اخیر، با توجه به اثرات تغییر اقلیم، بهره‌برداری بهینه از مخازن سد‌ها با استفاده از داده‌های مشاهداتی تاریخی رودخانه‌ها، با خطا و عدم قطعیت‌های زیادی مواجه شده است. از طرف دیگر، با توجه به اهداف متضاد مرتبط با کمیت و کیفیت آب، تدوین سیاست‌های بهینه بهره‏برداری از مخازن سد‌ها پیچیدگی محاسباتی بسیاری یافته است. در این مطالعه، برای بهبود سیاست‌های بهره‏برداری از مخازن سدها، از پیش‌بینی‌های هیدرولوژیکی پایگاه‌های هواشناسی بین‏المللی استفاده شده است.»

وی افزود: «اگرچه، با افزایش بازه زمانی پیش‏دید، اطلاعات بیشتری از آب در دسترس در آینده در اختیار بهره‏بردار از سد قرار می‌گیرد، عدم قطعیت این اطلاعات نیز بیشتر خواهد شد. بنابراین، لازم است بازه زمانی پیش‌دید نیز بهینه‏سازی شود. این چالش زمانی پیچیده‌تر می‌شود که اهداف مرتبط با کمیت و کیفیت آب به‌صورت هم‌زمان در یک سیستم چندمخزنه مدنظر قرار گیرند. در این حالت، یافتن بازه پیش‌بینی مناسب نیازمند اجرای یک مدل بهینه‌سازی و چند مدل شبیه‌سازی عددی کیفیت آب مخازن به صورت همزمان است.»

استاد دانشکدگان فنی دانشگاه تهران درباره نحوه استفاده از پیش‌بینی‌های بارش برای ارائه یک مدل برای بهره‌برداری از مخازن سد گفت: «در این پژوهش، یک ساختار نوین تطبیقی با هزینه محاسباتی کم برای بهره‌برداری بهینه از سامانه‌های چندمخزنه ارائه شده است. پیش‌بینی‌های بارش برای بازه‌های پیش‏دید از یک تا شش ماه از مرکز اروپایی پیش‌بینی‌های جوی (ECMWF) دریافت شده است و پس از پس‏پردازش داده‌ها به منظور افزایش دقت آنها، داده‌های بارش توسط مدل هیدرولوژیکی SWAT به رواناب تبدیل شده‌اند. همچنین، برای ارزیابی وضعیت کیفیت آب مخازن سدها، از مدل عددی شبیه‌سازی کیفیت آب دوبعدی CE-QUAL-W۲ استفاده شده است. به منظور کاهش هزینه‌های محاسباتی مدل شبیه‌سازی-بهینه‌سازی تطبیقی، از تلفیق مدل‌های بهینه‏سازی بلندمدت و میان‌مدت و همچنین از الگوریتم بهینه‌سازی اتوماتای سلولی در ترکیب با روش جست‌وجوی محلی (PCA-LS) استفاده شده است.»

دکتر کراچیان درباره آزمون و ارزیابی این مدل گفت: «کارایی ساختار پیشنهادی در این پژوهش، در یک مطالعه موردی واقعی در حوضه آبریز بزرگ‌مقیاس کرخه که شامل دو سد عظیم سیمره و کرخه است، مورد ارزیابی قرار گرفت. با مقایسه خروجی‌های مدل با بازه‌های پیش‌بینی مختلف، مشاهده شد که بازه پیش‏دید دو ماهه، دقیق‌ترین نتایج را به همراه دارد. نتایج مدل با بازه پیش‌بینی دو ماهه، با یک مدل ایده‌آل که از داده‌های رواناب مشاهداتی استفاده می‌کند مقایسه شده است. نتایج نشان‏ دهنده تفاوت کم (در حد ۴ درصد) بین نتایج مدل تطبیقی و نتایج مدل ایده‌آل است. این موضوع نشان‏دهنده دقت بسیار مناسب نتایج ساختار پیشنهادی است. از طرف دیگر، هزینه محاسباتی روش به میزانی کاهش یافته است که اجرای مدل توسط رایانه‌های شخصی معمولی امکان‏پذیر شده است.»

گفتنی است تا کنون بخشی از نتایج این مطالعه در قالب دو مقاله در نشریات معتبر Journal of Environmental Management و Journal of Hydrology منتشر شده است.

منبع: دانشگاه تهران