کاربرد مدل هیبریدی FEM-ACO در تعیین مکان های بهینه چاه های برداشت

Abstract

در این مقاله، یک مدل هیبریدی بهینه‌سازی – شبیه‌سازی برای ارزیابی سیاست پمپاژ مطلوب در یک آبخوان مصنوعی استفاده شده است. در این مطالعه میزان افت سطح آب زیرزمینی در یک آبخوان آزاد فرضی به مساحت 5/1 کیلومتر مربع و سه هدایت هیدرولیکی متفاوت با ضخامت 100 متر و هم‌چنین تعداد ده حلقه چاه برداشت مورد بررسی قرار گرفت. جهت تخمین سطح آب زیرزمینی آبخوان از روش المان محدود و جهت بهینه‌سازی موقعیت چاه‌های برداشت از الگوریتم جامعه مورچگان استفاده شد و در نهایت مدل FEM-ACO ارائه گردید. موقعیت چاه‌های برداشتی با دبی مشخص به صورتی بهینه‌یابی می‌شود که میزان افت سطح آب زیرزمینی در آبخوان کمینه گردد. در این راستا تعداد مقادیر مختلف تعداد مورچه‌ها، تأثیر میزان تبخیر فرامان و تأثیر درصد نخبه‌های یک مجموعه از مورچه‌ها بر مقدار تابع هدف مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که الگوریتم‌های مورچگان ترتیبی و الگوریتم مورچگان نخبه با عملکردی تقریباً یکسان بهترین عملکرد را در بین الگوریتم‌های مورچگان داشته‌اند و پس از آن‌ها، الگوریتم جامعه مورچگان و الگوریتم مورچگان بیشینه-کمینه در رتبه‌های بعدی قرار دارند. تمامی الگوریتم‌های مورچگان خیلی زود به همگرایی رسیدند که این همگرایی زودرس به یک بهینه سراسری مناسب را می‌توان به دلیل استفاده از قیود زنجیره‌ای دانست. در نهایت بعد از بررسی مدل ارائه شده، موقعیت مناسب چاه‌های برداشت مشخص گردید. هم‌چنین نتایج نشان داد که حداکثر افت آب آبخوان حدود 5/2 متر می‌باشد.