کاربرد الگوریتم خفاش به منظور طراحی اقتصادی کانال‌های باز

Abstract

کانال­های باز دارای نقش مهمی در انتقال آب و کنترل سیلاب هستند که البته هزینه زیادی به پروژه­های آب­رسانی تحمیل می­کنند. در پژوهش حاضر برای نخستین بار، الگوریتم خفاش به منظور طراحی بهینه کانال­های بازاستفاده شد. بدین منظور، 5 مدل مختلف در نظر گرفته شد. در مدل اول، از کانال ذوزنقه­ای و معادله مانینگ استفاده گردید. مدل دوم مانند مدل اول است اما مقطع کانال ذوزنقه­ای به دو بخش مثلثی و یک بخش مستطیلی تقسیم شد. در مدل سوم، سرعت حداکثر به­عنوان یک محدودیت به مدل دوم اضافه شده. مدل چهارم مانند مدل دوم می­باشد اما شیب جانبی مجاز به عنوان یک محدودیت لحاظ گردید. مدل پنجم نیز مانند مدل اول است اما عدد فرود به عنوان یک محدودیت اعمال شد. در مدل­سازی­ها، هزینه ساخت کانال به عنوان تابع هدف در نظر گرفته شد. پارامتر­های بهینه الگوریتم خفاش با استفاده از آنالیز حساسیت انتخاب شد. هم­چنین مقدار ضریب تغییرات حاصل از ده اجرای تصادفی برای مدل­های مختلف در حدود 00001/0 تا 00017/0می­باشد. نتایج حاصل از الگوریتم پیشنهادی، با نتایج نرم­افزار لینگو و هم­چنین چندین الگوریتم­ هوشمند رایج مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج، حاکی از آن است که جواب­های حاصل از الگوریتم خفاش به طور قابل­توجه به جواب­های بهینه مطلق نرم­افزار لینگو نزدیک می­باشد. دقت این الگوریتم در مقایسه با سایر الگوریتم­های تکاملی نیز بالاتر می­باشد. با توجه به دیگر نتایج، استفاده از الگوریتم خفاش در مقایسه با سایر روش­های فراابتکاری، موجب کاهش هزینه تا 32% می­گردد. در میان پنج مدل مورد بررسی، مدل دوم دارای کم­ترین هزینه است. استفاده از مدل دوم بجای مدل اول موجب کاهش هزینه در حدود47% شد. از سوی دیگر، اضافه کردن محدودیت­های سرعت مجاز، شیب مجاز و عدد فرود به مدل دوم موجب افزایش هزینه­به ترتیب برابر 65%، 39% و 55% شد. هم­چنین الگوریتم پیشنهادی برای مدل­های مختلف در 100 تا500 تکرار همگرا شد.