بهینه سازی پارامترهای مدل عددی کیفیت آب به کمک روش های فرا-ابتکاری پیوندی

پایان نامه
چکیده

مساله کالیبراسیون مدل های ریاضی با توجه به برخی ویژگی ها، نظیر غیرخطی بودن سطح پاسخ مدل نسبت به تغییر پارامترها، تعدد پارامترها و بعضاً زمان بر بودن اجرای مدل، به طور ویژه برای کاربران کم مهارت، امری مشکل و زمان بر می باشد. در این پژوهش، ضمن بازتعریف مساله کالیبراسیون مدل های ریاضی به یک مساله بهینه-سازی و با بهره گیری از ایده های نو، روشی کاملاً کاربردی برای کالیبراسیون خودکار مدل های شبیه سازی کیفیت آب و بارش-رواناب، با دقت و سرعت قابل توجه ارایه شده است. در این تحقیق، روش بهینه سازی «تکثیر علف هرز» که در زمره جدیدترین روش های بهینه سازی تکاملی و فرا-ابتکاری است؛ معرفی شده است. سپس ضمن مطالعه دقیق بوم شناسی جامعه علف هرز که در نوع خود از مقاوم ترین گونه های گیاهی است؛ با مدل-سازی ریاضی خاصیت چگالی توده علف و تاثیر آن بر نحوه تکثیر علف به همراه نگهداری برازنده ترین علف در نسل بعدی، توانایی الگوریتم در فرار از کمینه های محلی در کنار افزایش دقت و سرعت آن، ارتقا داده شده است. در مرحله بعد، این الگوریتمِ توسعه یافته، با دو روش شناخته شده بهینه سازی ga و pso در مواجهه با سه تابع آزمون بهینه سازی، مقایسه شده و برتری آن به اثبات رسیده است. با توجه به اهمیت صرفه جویی در زمان در مساله کالیبراسیون مدل های ریاضی، در این پژوهش با استفاده از مفهوم «مدل جایگزین هوشمند» و پیوند آن با الگوریتم تکثیر علف هرز توسعه یافته، ضمن معرفی دو نسخه الگوریتم پیوندی به نام های «الگوریتم پیوندی هم زمان» و «الگوریتم پیوندی تناوبی»، به مقایسه عملکرد آن ها با الگوریتم تکثیر علف هرز توسعه یافته از دیدگاه دقت و سرعت پرداخته شده و نتایج این بررسی حاکی از کاهش 5 تا 6 برابری تعداد دفعات ارزیابی تابع هدف با برخورداری از کیفیت جواب های نسبتاً مشابه با الگوریتم غیر پیوندی است. عملیات کالیبراسیون خودکار مدل بارش-رواناب hec-1 (مطالعه موردی در بخشی از حوضه آبریز گرگان رود) و مدل یک بعدی کیفیت آب qual2e (مطالعه موردی در بخشی از جاجرود) به کمک سه الگوریتم علف هرز توسعه یافته، پیوندی هم زمان و پیوندی تناوبی، در قالب دو نوع سناریو، یکی مصنوعی (با داده های ساختگی و جواب های از پیش معلوم) و دیگری واقعی به انجام رسیده است. در مرحله نهایی و به منظور حل یک مساله پیچیده کالیبراسیون، مدل دو بعدی متوسط گیری شده در عرض ce-qual-w2 به کمک الگوریتم پیوندی برای شبیه سازی رژیم دمایی مخزن سد کرخه، مورد واسنجی قرار گرفته است؛ که نتایج حاکی از صرفه جویی بسیار زیاد در زمان (صرفه جویی به میزان 5/3 روز یا 84 ساعت) به همراه دقت بالای نتایج می باشد. به طور کلی، الگوریتم های پیوندی 5 تا 6 بار سریع تر از الگوریتم غیر پیوندی به جواب های ریاضی بسیار دقیق در سناریوی مصنوعی، و جواب های قابل قبول مهندسی در سناریوی واقعی، دست یافته و پارامترهای کالیبره شده حاصل از سناریوی واقعی، در یک رویداد واقعی دیگر، تایید شده اند. مفاهیم و الگوریتم های ارایه شده در این پژوهش، قابل تعمیم به سایر مدل های ریاضی، به ویژه مدل های با زمان اجرای طولانی هستند.

۱۵ صفحه ی اول

برای دانلود 15 صفحه اول باید عضویت طلایی داشته باشید

اگر عضو سایت هستید لطفا وارد حساب کاربری خود شوید

منابع مشابه

یک روش بهینه سازی فرا ابتکاری برای حل مسئله مسیریابی وسیله نقلیه ظرفیت‌دار

مسئله مسیریابی وسیله نقلیه ظرفیت‌دار (CVRP) یکی از مشهورترین مسائل بهینه‌سازی ترکیباتی است که تاکنون بسیار مورد توجه قرار گرفته شده است و امروزه توجه بسیاری از دانشمندان و محققین را به خود جلب کرده است. بنابراین بسیاری از روش‌های دقیق، ابتکاری و فراابتکاری در دهه‌های اخیر برای حل آن ارائه شده‌اند. در این مقاله، به علت ضعف‌های موجود در الگوریتم نمونه مورچگان، نسخه‌ای اصلاحی از این الگوریتم به نا...

متن کامل

بهینه سازی چندهدفه تخصیص کاربری اراضی شهری به وسیله ی الگوریتم‌های فرا ابتکاری و شاخص‌های مکانی

امروزه مدیریت کاربری اراضی شهری یکی از نیازهای ضروری بسیاری از کشورهای در حال توسعه می‌باشد. تا کنون مدل­ های بسیاری جهت بهینه سازی چندهدفه تخصیص کاربری اراضی ارائه شده است. اما در اغلب این مدل­ ها برنامه ­ریزان با مجموعه‌ی زیادی از جواب‌هایی که اهداف عموماً متناقض اقتصادی، اجتماعی و زیست‌محیطی را برآورده ساخته‌اند، مواجه می­ شوند که این مسئله تصمیم ­گیری را دشوار می­ سازد. از طرفی یکی از موضوعا...

متن کامل

ارزیابی و مقایسه الگوریتم های بهینه سازی فرا ابتکاری در مکانیابی تسهیلات مطالعه موردی: بانک ها

مسأله مکانیابی بانک‌ها به فاکتورهای زیادی نیاز داشته و جزء مسایل NP-HARDطبقه‌بندی می‌شود. استفاده از روش‌های فراابتکاری برای حل مسایل NP-<stro...

متن کامل

ارزیابی ابعاد بهینه محفظه نصب سلول فشار به کمک مدل سازی عددی

برای اندازه گیری تنش کل در خاک از سلول فشار استفاده میشود.امکان چرخش سلول فشار در حین تراکم خاکریزی و یا آسیب آن در اثر عبور ماشین ها وجود دارد.به همین علت،سلول فشار درون محفظه ای به نام عدسی که در خاک حفاری شده،قرار می گیرد.نامناسب بودن ابعاد عدسی مانع از اندازه گیری دقیق سلول فشار خواهد شد.برای مطالعه ابعاد بهینه محفظه،با استفاده از نرم افزار تفاضل محدود FLAC دو بعدی مدلی جدید برای بررسی تاثی...

متن کامل

بهینه سازی و برآورد پارامترهای مدل موج کینماتیک- انتشار برای شبیه سازی عددی جریان ترجیحی آب در خاک

     به طور کلی جریان های ترجیحی در خاک در خلل و فرج درشت خاک رخ می­دهند. این جریان ها می توانند حجم زیادی از آب به همراه هر نوع آلاینده را در مدت زمان کوتاهی به منابع آب زیر زمینی منتقل کنند. این مساله خود باعث آلودگی منابع آب و خاک خواهد شد و از نظر زیست محیطی و بهداشتی بر زندگی جانداران تأثیر گذار خواهد بود. در این پژوهش نحوه حرکت آب در خلل و فرج درشت خاک با استفاده از یک مدل فیزیکی در آزمای...

متن کامل

منابع من

با ذخیره ی این منبع در منابع من، دسترسی به آن را برای استفاده های بعدی آسان تر کنید

ذخیره در منابع من قبلا به منابع من ذحیره شده

{@ msg_add @}


نوع سند: پایان نامه

وزارت علوم، تحقیقات و فناوری - دانشگاه تربیت مدرس - دانشکده فنی مهندسی

میزبانی شده توسط پلتفرم ابری doprax.com

copyright © 2015-2023