بهینه سازی برداشت و حجم مخزن با استفاده از برنامه­ریزی خطی

و پیشینه تحقیق

1-1- مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….2

1-2- سیستم مخازن ذخیره………………………………………………………………………………………………………………………………….3

1-3- رفتار درون سالی و برون سالی در سیستم مخازن ذخیره…………………………………………………………………………………4

1-4- شاخص­های عملکرد سیستم­های مخازن ذخیره…………………………………………………………………………………………….6

1-4-1- شاخص قابلیت اعتماد……………………………………………………………………………………………………………………………6

1-4-2- شاخص سرعت برگشت پذیری………………………………………………………………………………………………………………7

1-4-3- شاخص شکست پذیری………………………………………………………………………………………………………………………….9

1-5- روشهای تحلیل سیستم مخازن ذخیره………………………………………………………………………………………………………….10

1-5-1- مقدمه………………………………………………………………………………………………………………………………………………..10

1-5-2- تحلیل مخزن به روش شبیه سازی…………………………………………………………………………………………………………11

1-5-3-تحلیل مخزن به روش مدل­های بهینه سازی……………………………………………………………………………………………..11

1-6- مدل­های برنامه­ریزی خطی(LP)………………………………………………………………………………………………………………..12

1-7- بهینه سازی برای تأمین آب از مخزن منفرد…………………………………………………………………………………………………12

1-7-1- تأمین آب با برداشت ثابت(دبی ثابت)…………………………………………………………………………………………………….13

1-8- تحقیقات انجام گرفته……………………………………………………………………………………………………………………………….14

1-8-1 منابع خارجی………………………………………………………………………………………………………………………………………..14

1-8-2- منابع داخلی…………………………………………………………………………………………………………………………………………17

فصل دوم : مواد و روش­ها

2-1 مقدمه……………………………………………………………………………………………………………………………………………………….25

2-2 منطقه مورد مطالعه……………………………………………………………………………………………………………………………………..26

2-2-1 موقعیت جغرافیایی سد قشلاق………………………………………………………………………………………………………………..26

2-2-2مشخصات سد………………………………………………………………………………………………………………………………………27

2-2-3وضعیت طبیعی و جغرافیایی حوضه آبخیز………………………………………………………………………………………………..27

2-2-4آب و هوای منطقه…………………………………………………………………………………………………………………………………28

2-2-5هیدرولوژی حوضه……………………………………………………………………………………………………………………………….28

2-2-6مشخصات و ویژگی­های رودخانه­های آبخیز به حوضه رودخانه قشلاق……………………………………………………….29

2-3 داده­های مورد استفاد…………………………………………………………………………………………………………………………………33

2-3-1میزان تقاضا آب در پایین دست سد………………………………………………………………………………………………………..35

2-3-2رابطه سطح و حجم در مخازنسد مورد مطالعه……………………………………………………………………………………….36

2-3-3 داده­­های تبخیر و بارندگی در محل احداث سد………………………………………………………………………………………..37

2-4بررسی دوره بحرانی…………………………………………………………………………………………………………………………………40

2-4-1 تعیین دوره بحرانی به روش هربست………………………………………………………………………………………………………41

2-5تحلیل عملکرد مخزن……………………………………………………………………………………………………………………………….45

فصل سوم : بحث و نتایج

3-1تعیین دوره بحرانی………………………………………………………………………………………………………………………………… 47

3-2رفتار برون سالی و درون سالی مخزن قشلاق……………………………………………………………………………………………….50

3-3برداشت بهینه از مخزن برای مصارف کشاورزی…………………………………………………………………………………………….50

3-4 منحنی شبیه سازی حجم در پایان هر ماه  به ازای برداشت بهینه……………………………………………………………………..52

3-5 بررسی مقادیر سرریز…………………………………………………………………………………………………………………………………55

3-6 بررسی شاخص­های عملکرد مخزن قشلاق…………………………………………………………………………………………………..58

الف) شاخص قابلیت اعتماد……………………………………………………………………………………………………………………………….58

ب) شاخص برگشت پذیری……………………………………………………………………………………………………………………………….59

3-7 احتمال حجم ماندگاری……………………………………………………………………………………………………………………………….60

3-8 نتیجه­گیری ………………………………………………………………………………………………………………………………………………..61

 

 

 

 

 

 

فهرست جداول

جدول شماره 2-1 مشخصات ایستگاههای آب سنجی مورد مطالعه………………………………………………………………………..34

جدول شماره 2-2 میانگین دبی جریان ورودی به مخزن مورد مطالعه…………………………………………………………………….34

جدول شماره 2-3 داده­های نیازهای آبیاری کشاورزی پائین دست سد…………………………………………………………………..35

جدول شماره 2-4 مشخصات ایستگاه­های بارانسنجی مورد مطالعه……………………………………………………………………….38

جدول شماره2-5 مساحت محاسبه شده به روش تیسن بندی منطقه مورد مطالعه……………………………………………………..40

جدول شماره 2-6 مشخصات ایستگاه­های تبخیر سنجی مورد مطالعه…………………………………………………………………….41

جدول شماره 2-7 متوسط بارندگیو تبخیر از سطح آزاد آب در ماه­های مختلف منطقه مورد مطالعه………………………………41

جدول شماره 3-1مقادیر پارامترهای خشکی در ایستگاه­های خلیفه­ترخان و سراب­قامیش طی دوره آماری(1391-1366) به روش هربست………………………………………………………………………………………………………………………………………………………47

جدول شماره 3-2 مقادیر پارامترهای خشکی به روش هربست برای دبی ورودی…………………………………………………………….49

جدول شماره 3-3 داده­های ورودی جریان سالانه به مخزن قشلاق…………………………………………………………………………….51

جدول شماره 3-4توزیع­های برازش داده شده روی داده­های سرریز…………………………………………………………………………57

جدول شماره 3-5شدت-مدت- احتمال تجاوزی برای داده­های سرریز محاسبه شده از توزیع گامبل…………………………….58

جدول شماره 3-6 شاخص­ قابلیت اعتماد مخزن قشلاق……………………………………………………………………………………………59

جدولشماره 3-7 شاخص برگشت پذیری مخزن قشلاق…………………………………………………………………………………………59

جدولشماره 3-8 رابطه منحنی حجم ماندگار و احتمال آنها……………………………………………………………………………………..65

 

فهرست اشکال

شکل شماره1-1 نمایش قسمتهای مختلف حجم مخزن……………………………………………………………………………………….4

شکل شماره1-2 نمایش شماتیک دوره بحرانی در تحلیل مخزن………………………………………………………………………………6

شکل شماره1-3 نمایش ذخیره درون سالی و برون سالی سیستم ذخیره در یک سال………………………………………………….6

شکل شماره 2-1 موقعیت جغرافیایی منطقه مورد مطالعه در ایران و استان کردستان…………………………………………………..26

شکل شماره2-2 سیستم رودخانه­های فرعی و اصلی رودخانه قشلاق……………………………………………………………………….29

شکل شماره 2-3 نمودار دبی جریان ورودیبه مخزن مورد مطالعه…………………………………………………………………………35

شکل شماره 2-4 نمودار درصد تقاضای اراضی پائین دست سد مورد مطالعه…………………………………………………………….36

شکل شماره 2- 5 نمودار تغییرات سطح و حجم مخزن و مدل برازش شده به آن در سد قشلاق ………………………………..36

شکل شماره2-6نمودار تغییرات سطح و حجم مخزن و مدل برازش شده به آن در سد قشلاق براساس داده روزانه…………37

شک شماره 2-7تیسن بندی بارش حوضه قشلاق برای محاسبه متوسط بارندگی……………………………………………………….39

شکل شماره 2-8.نمودار تراز روزانه موجود-تراز نرمال محاسبه شده……………………………………………………………………….39

شکل شماره 2-9.نمودار حجم روزانه موجود-حجم نرمال محاسبه شده…………………………………………………………………..40

شکل شماره 3-1نمودارهای (الف و ب) کمبود بارش ماهانه طی دوره آماری (1391-1366) به روش هربست………………48

شکل شماره3-2نمودار کمبود و ذخیره دبی ماهانه به مخزن به روش هربست………………………………………………………….49

شکل شماره3-3 نمودار رژیم جریان ورودی به مخزن سد مورد مطالعه…………………………………………………………………..49

شکل شماره3-4 نمودار حجم ذخیره ماهانه در حالت بدون برداشت……………………………………………………………………….50

شکل شماره3-5 نمودار حجم ماهانه مخزن بدون برداشت با آنومالی ورودی به مخزن……………………………………………..50

شکل شماره3-6نمودار مقایسه مصرف بهینه و مصرف پتانسیل کشاورزی در منطقه…………………………………………………..52

شکل شماره3-7 نمودار حجم ماهانه در مخزن( ) در برداشت بهینه برای مصارف کشاورزی…………………………………53

شکل شماره3-8نمودار حجم ماهانه مخزن با کسر سرریزها در برداشت بهینه برای مصارف کشاورزی…………………………53

شکل شماره3-9حجم مخزن در بازه تراز سرریز و تراز حداقل مخزن……………………………………………………………………….53

شکل شماره3-10 نمودار ورودی و خروجی روزانه از مخزن مورد مطالعه…………………………………………………………………54

شکل شماره3-11 نمودار اسپل­های کمبود و ذخیره مخزن مورد مطالعه……………………………………………………………………..55

شکل شماره3-12 مقایسه اسپل­های کمبود و ذخیره مشاهداتی و برداشت بهینه…………………………………………………………..55

شکل شماره3-13 هیستوگرام احتمال سرریزهای رخ داده از برداشت ثابت طی دوره آماری(1391-1366)……………………..56

شکل شماره3-14مقایسه سرریز­های واقعی با محاسبه شده………………………………………………………………………………………56

شکل شماره3-15 نمودار توزیع گامبل برازش داده شده روی داده­های سرریز……………………………………………………………58

شکل شماره3-16 نمودار حجم ذخیره مخزن-فراوانی…………………………………………………………………………………………….60

شکل شماره3-17 مدل برازش داده شده روی حجم­های ماندگار و احتمال آنها…………………………………………………………..60