การปรับปรุงโค้งควบคุมอ่างเก็บน้ำที่เหมาะสมด้วยเทคนิค Atom Search Optimization กรณีศึกษาอ่างเก็บน้ำห้วยหลวง
คำสำคัญ:
เส้นโค้งควบคุมอ่างเก็บน้ำ, การหาค่าที่ดีที่สุด, Atom Search Optimization, การจัดการอ่างเก็บน้ำบทคัดย่อ
การวิจัยนี้มีความมุ่งหมายเพื่อศึกษาหาค่าที่เหมาะสมที่สุดของเส้นโค้งควบคุมอ่างเก็บน้ำด้วยการประยุกต์ใช้เทคนิค Atom Search Optimization ร่วมกับการจำลองการเลียนแบบระบบอ่างเก็บน้ำห้วยหลวง จังหวัดอุดรธานี โดยกระบวนการค้นหาคำตอบที่เหมาะสมที่สุดจะใช้ฟังก์ชันวัตถุประสงค์ 3 กรณี คือ ความถี่ของการขาดแคลนน้ำน้อยที่สุด ปริมาณการขาดแคลนสูงสุดที่น้อยที่สุด และค่าช่วงเวลาเฉลี่ยการเกิดการขาดแคลนน้ำ เพื่อพิจารณาข้อมูลเส้นโค้งควบคุมอ่างเก็บน้ำแบบรายเดือน ข้อมูลที่ใช้ในการศึกษาครั้งนี้ประกอบไปด้วยปริมาณน้ำท่าเฉลี่ยรายเดือนที่ไหลเข้าอ่างเก็บน้ำตั้งแต่ ปี พ.ศ. 2527-2565 ข้อมูลอุทกวิทยา ข้อมูลความต้องการใช้น้ำ และข้อมูลทางกายภาพของอ่างเก็บน้ำ จากผลการศึกษาพบว่าเส้นโค้งควบคุมใหม่ที่จากเทคนิค Atom Search Optimization แสดงรูปร่างคล้ายคลึงกับเส้นโค้งควบคุมเดิม เมื่อนำเส้นโค้งควบคุมใหม่ไปทดสอบและเปรียบเทียบกับเส้นโค้งควบคุมเดิมด้วยเงื่อนไขที่เหมือนกัน พบว่าเส้นโค้งควบคุมใหม่สามารถบรรเทาสภาวะการขาดแคลนน้ำและน้ำไหลล้นได้ดีกว่าเส้นโค้งควบคุมเดิม นอกจากนี้ยังได้สังเคราะห์เหตุการณ์ของปริมาณน้ำท่าแบบรายเดือนที่ไหลเข้าอ่างเก็บน้ำ จำนวน 1,000 ชุด เพื่อประเมินประสิทธิภาพของเส้นโค้งควบคุมใหม่ พบว่ามีประสิทธิภาพดีกว่าเส้นโค้งควบคุมเดิมเล็กน้อย
References
Almagboul, M. A., Shu, F., Qian, Y., Zhou, X., Wang, J., & Hu, J. (2019). Atom search optimization algorithm based hybrid antenna array receive beamforming to control sidelobe level and steering the null. AEU-International Journal of Electronics and Communications, 111, 152854.
Barshandeh, S., & Haghzadeh, M. (2021). A new hybrid chaotic atom search optimization based on tree-seed algorithm and Levy flight for solving optimization problems. Engineering with Computers, 37(4), 3079-3122.
Bhumiphan, N. (2021). Improvement of Optimal Reservoir Operation Rule Curve by Tabu Search: A Case Study of Huai Luang. Journal of King Mongkut's University of Technology North Bangkok, 31(3), 461-470.
Chang, F. J., Chen, L., & Chang, L. C. (2005). Optimizing the reservoir operating rule curves by genetic algorithms. Hydrological Processes: An International Journal, 19(11), 2277-2289.
Choi, Y., Lee, E., Ji, J., Ahn, J., Kim, T., & Yi, J. (2020). Development and evaluation of the hydropower reservoir rule curve for a sustainable water supply. Sustainability, 12(22), 9641.
Deb, D., Tuppad, P., Daggupati, P., Srinivasan, R., & Varma, D. (2015). Spatio-temporal impacts of biofuel production and climate variability on water quantity and quality in upper Mississippi River basin. Water, 7(7), 3283-3305.
Fayaed, S. S., Fiyadh, S. S., Khai, W. J., Ahmed, A. N., Afan, H. A., Ibrahim, R. K., . . . Binti Jaafar, W. Z. (2019). Improving dam and reservoir operation rules using stochastic dynamic programming and artificial neural network integration model. Sustainability, 11(19), 5367.
Jonoski, A., & Popescu, I. (2012). Distance learning in support of water resources management: an online course on decision support systems in river basin management. Water Resources Management, 26(5), 1287-1305.
Kangrang, A., & Lokham, C. (2013). Optimal Reservoir Rule Curves Considering Conditional Ant Colony Optimization with. Journal of applied sciences, 13(1), 154-160.
Kumar, D. N., & Baliarsingh, F. (2003). Folded dynamic programming for optimal operation of multireservoir system. Water Resources Management, 17(5), 337-353.
Marchand, A., Gendreau, M., Blais, M., & Guidi, J. (2019). Optimized operating rules for short-term hydropower planning in a stochastic environment. Computational Management Science, 16(3), 501-519.
Ngene, B. U., Nwafor, C. O., Bamigboye, G. O., Ogbiye, A. S., Ogundare, J. O., & Akpan, V. E. (2021). Assessment of water resources development and exploitation in Nigeria: A review of integrated water resources management approach. Heliyon, 7(1), e05955.
Plermkamon, V. (1993). Runoff Generation by HEC-4. Engineering and Applied Science Research, 20(1), 31-37.
Rattana, H., Anongrit, K., Alongkorn, L., Chavalit, C., & Sanguan, P. (2012). Coupled-operations model and a conditional differential evolution algorithm for improving reservoir management. International Journal of Physical Sciences, 7(42), 5701-5710.
Rodriguez, L. B., Cello, P. A., Vionnet, C. A., & Goodrich, D. (2008). Fully conservative coupling of HEC-RAS with MODFLOW to simulate stream–aquifer interactions in a drainage basin. Journal of Hydrology, 353(1-2), 129-142.
Saimuang, K., & Kangrang, A. (2017). Optimal water allocation criteria using the Tabu Search technique. Journal of Science and Technology Mahasarakham University, 36(1), 1-9.
Shaikh, S. A., & Pattanayek, T. (2022). Implicit stochastic optimization for deriving operating rules for a multi-purpose multi-reservoir system. Sustainable Water Resources Management, 8(5), 1-13.
Soundharajan, B.-S., Adeloye, A. J., & Remesan, R. (2016). Evaluating the variability in surface water reservoir planning characteristics during climate change impacts assessment. Journal of Hydrology, 538, 625-639.
Stedinger, J. R. (1984). The performance of LDR models for preliminary design and reservoir operation. Water Resources Research, 20(2), 215-224.
Vudhivanich, V., & Rittima, A. (2003). Development of Probability Based Rule Curves for a Reservoir. Agriculture and Natural Resources, 37(2), 234-242.
Wan, W., Guo, X., Lei, X., Jiang, Y., & Wang, H. (2018). A novel optimization method for multi-reservoir operation policy derivation in complex inter-basin water transfer system. Water Resources Management, 32(1), 31-51.
Water Resources and Environment Institute. (2015). Development Plan for the Lower Huai Luang Basin, Udon Thani and Nong Khai Provinces. Retrieved from https://home.kku.ac.th/wrei/index.php/work?showall=1&limitstart=
Xu, D., Lyon, S. W., Mao, J., Dai, H., & Jarsjö, J. (2020). Impacts of multi-purpose reservoir construction, land-use change and climate change on runoff characteristics in the Poyang Lake basin, China. Journal of Hydrology: Regional Studies, 29, 100694.
Yang, X.-S., & Deb, S. (2009). Cuckoo search via Lévy flights. Paper presented at the 2009 World congress on nature & biologically inspired computing (NaBIC).
Zhao, W., Wang, L., & Zhang, Z. (2019). Atom search optimization and its application to solve a hydrogeologic parameter estimation problem. Knowledge-Based Systems, 163, 283-304.
