Βελτιστοποίηση λειτουργίας ταμιευτήρων για αρδευτικούς σκοπούς
Creators: name: Γεωργίου, Πανταζής Ε.
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2004
Subjects: Λειτουργία ταμιευτήρων
Στοχαστική βελτιστοποίηση
Προσομοιωμένη ανόπτηση
Μοντέλα Sarima, Armax, Thomas-Fiering
Reservoir operation
Stohastic optimization
Simulated annealing
Sarima, Armax, Thomas-Fiering models

description: Σκοπός της παρούσας διατριβής είναι η ανάπτυξη και επίλυση ενός μοντέλου βέλτιστης λειτουργίας ταμιευτήρα που χορηγεί νερό για την άρδευση καλλιεργειών κατά τη διάρκεια της αρδευτικής περιόδου. Η αντικειμενική συνάρτηση αφορά τη μεγιστοποίηση του κέρδους, η οποία επιτυγχάνεται με τη βοήθεια της πραγματικής απόδοσης των καλιεργειών, της έκτασής τους, της τιμής πώλησης, του σταθερού και μεταβλητού κόστους τους. Οι περιορισμοί περιλαμβάνουν το ισοζύγιο νερού του ταμιευτήρα, τη χωρητικότητά του, την απελευθέρωση νερού για την ικανοποίηση των αρδευτικών αναγκών, την απόδοση και τις εκτάσεις των καλλιεργειών. Μεταβλητές απόφασης είναι οι εκτάσεις των καλλιεργειών και οι απελευθερώσεις νερού για κάθε καλλιέργεια σε κάθε χρονικό βήμα. Η πραγματική απόδοση των καλλιεργειών υπολογίζεται με το πολλαπλασιαστικό μοντέλο του Jensen, στην οποία ο υπολογισμός της πραγματικής εξατμισοδιαπνοής γίνεται με τη βοήθεια μιας συνάρτησης διαθεσιμότητας της εδαφικής υγρασίας, των υγρασιακών σταθερών καιτ ου εδαφικού υδατικού ισοζυγίου. Η επίλυση του προβλήματος το οποίο είναι μη γραμμικό γίνεται σε δύο στάδια. Στο πρώτο στάδιο χρησιμοποιείται ο στοχαστικός αλγόριθμος ολικής βελτιστοποίησης της προσομοιωμένης ανόπτησης και στο δεύτερο στάδιο ένας αλγόριθμος στοχαστικής κλίσης. Το μοντέλο βελτιστοποίησης εφαρμόζεται σε ένα υπό σχεδιασμό ταμιευτήρα στον ποταμό Χαβρία του Ν. Χαλκιδικής, τόσο σε ιστορικά δεδομένα των διάφορων μεταβλητών, όσο και σε πιθανιλογικά δεδομένα βροχόπτωσης, εισροής και εξατμισοδιαπνοής της καλλιέργειας αναφοράς. Τα πιθανολογικά δεδομένα των τριών μεταβλητών, υπολογίζονται με τη βοήθεια της ανάλυσης συχνότητας σε μια μέση συνθετική σειρά διάρκειας 50 ετών(οικονομική ζωή του έργου), η οποία προέκυψε από 100 συνθετικές σειρές που παρήχθησαν για κάθε μία από τις παραπάνω μεταβλητές. Το μοντέλο βελτιστοποίησης λειτουργεί ως εργαλείο λήψης απόφασης για την κατανομή των καλλιεργειών και ως εργαλείο προγραμματισμού των αρδεύσεων
description: The research performed in the framework of teh completion of Ph.D. dissertation, is focused on the optimal reservoir operation for irrigation purposes during the irrigation period. The objective function maximizes the total farm income, which is based on actual yield, area, production cost and crop prices. The constrains include the state equation of reservoir, reservoir storage, irrigation requirements of a crop and reservoir release, yield and cropped area. The decision variables are the optimal allocation of cultivation areas for any number of irrigated crops and the optimal irrigation schedule, which specifies the amount of irrigation to be applied to each crop during its growing season. The actual yield is calculated with the production function given by Jensen and the determination of the actual evapotranspiration is becomes with the soil water balance and soil water depletion function. The optimization of the nonlinear discrete-time dynamic model is performed in two stages. During the first stage the simulated annealing(SA) global optimization stochastic gradient descent algorithm. The optimization model is applied on historical and synthetically data from a planned reservoir on the Havrias River in Northern Greece. Synthetically data are referred to rainfall, inflow and reference evapotranspiration and are calculated with frequency analysis in a synthetic series duration of 50 years(economic life of work), which optimal distribution of areas and crops, the water release to satisfy irrigation requirements and the total profit. The procedure is relatively easy to apply and can be used as a decision support tool for cropping patterns of an irrigated area and irrigation scheduling