
تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 622 |
تعداد مقالات | 6,489 |
تعداد مشاهده مقاله | 8,607,733 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,199,692 |
طراحی سامانه کنترل خودکار بهمنظور توزیع عادلانه آب در شرایط کمآبی و نوسانات جریان ورودی، مطالعه موردی شبکه آبیاری رودشت | ||
مجله پژوهشهای حفاظت آب و خاک | ||
مقاله 10، دوره 25، شماره 5، آذر و دی 1397، صفحه 185-200 اصل مقاله (555.22 K) | ||
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/jwsc.2019.14651.2956 | ||
نویسندگان | ||
مهدی یلتقیان خیابانی1؛ سید مهدی هاشمی شاهدانی* 2 | ||
1گروه مهندسی آبیاری و زهکشی، پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران، پاکدشت، تهران، ایران | ||
2استادیار گروه مهندسی آبیاری پردیس ابوریحان دانشگاه تهران | ||
چکیده | ||
سابقه وهدف: شرایط غیرمعمول بهرهبرداری کانالهای آبیاری به سبب تشدید خشکسالیهای پیدرپی در اکثر شبکههای کشور عملکرد ضعیف شبکههای آبیاری کشور در توزیع عادلانه آب بین مصرفکنندگان را سبب شده است. در این شرایط بهرهگیری از راهبردهای نوین در بهبود فرآیند بهرهبرداری مورد توجه قرار گرفته که اجرای آن نیازمند وجود سامانه کنترل خودکار در کانال میباشد و اصولاً با شیوههای بهرهبرداری مرسوم اکثر شبکههای کشورمان انجام پذیر نیست. مواد و روشها:در این تحقیق، سامانه کنترل خودکار مرکزی پیشبین جهت بهرهبرداری کانال اصلی آبیاری طراحی شد. همچنین شبیهسازی هیدرولیک جریان در کانال با استفاده از مدل ساده شده انتگرالی- تاخیری در محیط نرمافزارمتلب انجام گرفت. با تعریف متغیر جدید تفاوت خطای سطح آب بین بازههای کانال آبیاری، استراتژی بهرهبرداری تفاوت خطای سطح آب بهعنوان بخش نرمافزاری سامانه بهرهبرداری به کنترلگر پیشبین اضافه شد. کانال مورد مطالعه در این تحقیق، کانال اصلی شبکهی آبیاری رودشت است که با دو مشکل عمده نوسانات ورودی و کمآبی مواجه میباشد. براین اساس سناریوهای بهرهبرداری مختلفی با استفاده از اطلاعات واقعی بهرهبرداری کانال انتخاب شد و سامانه کنترل خودکار در شرایط مختلف بهرهبرداری مورد ارزیابی قرار گرفت. به منظور سنجش کارایی استراتژی بهرهبرداری تفاوت خطای سطح آب در توزیع عادلانه آب بین آبگیرهای واقع در کانال اصلی، بهرهبرداری کانال با و بدون بهرهگیری از استراتژی بهرهبرداری مذکور بررسی شد. یافتهها: نتایج تحقیق حاکی از عملکرد مطلوب سامانه کنترل خودکار در مدیریت بهرهبرداری کانال آبیاری تحت نوسانات ملایم و شدید بود به نحویکه میزان شاخص عدالت محاسبه شده به ترتیب 21/1 و 33/4 درصد برای دو سناریوی مذکور بدست آمد. با افزودن سناریوی کمآبی، ضرورت بهکارگیری استراتژی «بهرهبرداری تفاوت خطای سطح آب» توسط کنترلگر پیشبین مشخص شد، زیرا با مقادیر بدست آمده 22/15 و 5/22 درصدی شاخص عدالت دیگر کنترلگر بهتنهایی قادر به پیادهسازی توزیع عادلانه به نحو مطلوب نبوده است. همچنین نتایج نشان داد بهکارگیری استراتژی مذکور به ترتیب سبب بهبود 13 و 17 درصدی شاخص عدالت توزیع آب در سناریوهای نوسان ملایم و نوسانات شدید شد. نتیجهگیری: نتایج این تحقیق نشان داد که در شرایط وخیم بهرهبرداری، بهکارگیری استراتژیهای بهرهبرداری به منظور ارتقا عملکرد سامانههای کنترل ضروری است. مزیت عمده بهرهگیری از استراتژی بهرهبرداری تفاوت خطای سطح آن است که بدون هیچگونه نیاز به صرف هزینه اضافی جهت تغییر در زیرساخت سامانه کنترل خودکار، میزان مطلوبیت عدالت توزیع آب قابل بهبود است. راهبرد اختلاف خطای رقوم سطح آب به عنوان یک روش سیستماتیک در توزیع عادلانه آب بین آب بران در طول کانال اصلی، میتواند در بهبود عملکرد سامانههای کنترل خودکار نقش قابل توجهی را در شرایط کم آبی ایفا نماید. | ||
کلیدواژهها | ||
عدالت توزیع؛ کانال آبیاری؛ مدیریت بهره برداری؛ مدرن سازی | ||
مراجع | ||
1.Abbasi, F., Sohrab, F., and Abbasi, N. 2016. Evaluation of Irrigation Efficiencies in Iran. Irrigation and Drainage Structures Engineering Research. 17: 67. 113-120. (In Persian)
2.Clemmens, A.J. 2012. Water-Level Difference Controller for Main Canals. J. Irrig. Drain. Engin. 138: 1. 1-8.
3.Fele, F., Maestre, J.M., Hashemy, S.M., de la Peña, D.M., and Camacho, E.F. 2014. Coalitional model predictive control of an irrigation canal. J. Process Control. 24: 4. 314-325.
4.Guan, G., Clemmens, A.J., Kacerek, T.F., and Wahlin, B.T. 2012. Applying Water-Level Difference Control to Central Arizona Project. J. Irrig. Drain. Engin. 137: 747-753.
5.Maestre, J.M., Negenborn, R.R., eds., 2014. Distributed model predictive control made easy (Vol. 69). Dordrecht, Netherlands: Springer.
6.Malaterre, P.O., Rogers, D.C., and Schuurmans, J. 1998. Classification of canal control algorithms. J. Irrig. Drain. Engin. 124: 1. 3-10.
7.Molden, D., and Gates, T. 1990. Performance Measures for Evaluation of Irrigation Water Delivery Systems. J. Irrig. Drain. Engin. 116: 804-823.
8.Shahdany, M., and Roozbahani, A. 2015. Selecting an appropriate operational method for main irrigation canals within multicriteria decision-making methods. J. Irrig. Drain. Engin. 142: 4. 401-415.
9.Shahdany, S.H., Majd, E.A., Firoozfar, A., and Maestre, J.M. 2016. Improving Operation of a Main Irrigation Canal Suffering from Inflow Fluctuation within a Centralized Model Predictive Control System: Case study of Roodasht Canal, Iran. J. Irrig. Drain. Engin. 142: 11. 05016007.
10.Shahverdi, K., and Monem, M.J. 2015. Application of reinforcement learning algorithm for automation of canal structures. Irrigation and drainage, 64: 1. 77-84.
11.van Overloop, P.J., Horváth, K., and Aydin, B.E. 2014. Model predictive control based on an integrator resonance model applied to an open water channel. Control Engineering Practice, 27: 54-60.
12.Van Overloop, P.J. 2006. Drainage control in water management of polders in the Netherlands. Irrigation and Drainage Systems. 20: 99-109.
13.Van Overloop, P.J., Clemmens, A.J., Strand, R.J., Wagemaker, R.M.J., and Bautista, E. 2010. Real-Time Implementation of Model Predictive Control on Maricopa-Stanfield Irrigation and Drainage District's WM Canal. J. Irrig. Drain. Engin. 136: 11. 747-56.
14.Xu, M., van Overloop, P.J., and Giesen, N.C. 2011. On the study of control effectiveness and computational efficiency of reduced Saint-Venant model in model predictive control of open channel flow. Advances in Water Resources. 34: 2. 282-90. 15.Zafra-Cabeza, A., Maestre, J.M., Ridao, M.A., Camacho, E.F., and Sánchez, L. 2011. A hierarchical distributed model predictive control to irrigation canals. J. Process Control. 14: 21. 787-793. | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 554 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 372 |