Βελτιστοποίηση συστήματος υδρευτικών γεωτρήσεων με χρήση γενετικού αλγορίθμου
Creators: name: Χατζησάββας, Σάββας Χρήστου
Publisher: name: Aristotle University of Thessaloniki
Year: 2012
Subjects: Γενετικοί αλγόριθμοι
Υδροφορείς
Βελτιστοποίηση
Genetic algorithms
Aquifers
Oprimization

description: Η έρευνα για τη βελτιστοποίηση της διαχείρισης ενός υδροφορέα παρουσιάζει αυξανόμενο ενδιαφέρον, αν λάβει κανείς υπόψη τη σημαντικότητα του διαθέσιμου πόσιμου νερού παγκοσμίως. Η αποτελεσματική διαχείριση των υπόγειων υδατικών πόρων απαιτεί τη χρήση εξειδικευμένων ψηφιακών εργαλείων προσοµοίωσης και βελτιστοποίησης. Οι Γενετικοί Αλγόριθμοι θεωρούνται από τις πλέον επιτυχημένες μεθόδους βελτιστοποίησης και έχουν χρησιµοποιηθεί ευρέως στην υδραυλική των υπογείων υδάτων. Οι Γενετικοί Αλγόριθµοι χρησιµοποιούνται τόσο σε απλά όσο και σε σύνθετα προβλήµατα βελτιστοποίησης σε ένα ευρύτατο πεδίο εφαρµογών και είναι ιδιαίτερα αποτελεσµατικοί σε περιπτώσεις βελτιστοποίησης συναρτήσεων µε πολλά τοπικά ακρότατα. Βασικές αρχές της Εξελικτικής Βιολογίας, όπως ο ανταγωνισμός για την αναπαραγωγική επιλογή, καθώς και διαδικασίες της Μοριακής Γενετικής, όπως η µετάλλαξη και ο επιχιασμός, επαναλαµβάνονται σε κάθε γενιά ζωντανών οργανισμών, και προσομοιώνονται από τους Γενετικοί Αλγορίθμους για την αναζήτηση της βέλτιστης λύσης.Στην παρούσα εργασία επιχειρείται να επιτευχθεί η βελτιστοποίηση της διαχείρισης ενός υπόγειου υδροφορέα μέσω συστήματος γεωτρήσεων με κριτήριο την ελαχιστοποίηση του κόστους άντλησης και μεταφοράς του αντλούμενου νερού. Στην ουσία, μελετάται η βιώσιμη διαχείριση ενός υπόγειου υδροφορέα με τον πλέον οικονομικό τρόπο. Επιπρόσθετα, η εισαγωγή της μορφολογίας του εδάφους και η εκτεταμένη παραμετροποίηση της αντικειμενικής συνάρτησης αξιολόγησης, δίνει τη δυνατότητα ελέγχου πολλαπλών σεναρίων διαχείρισης του υδροφορέα. Για την επίτευξη των στόχων της εργασίας αυτής χρησιμοποιείται η μέθοδος των γενετικών αλγορίθμων με την ανάπτυξη εφαρμογής στο προγραμματιστικό περιβάλλον της Microsoft Visual Basic 2008 Express Edition.
description: The research on the best possible management of an underground aquifer grows more and more interesting nowadays, considering the importance of the globally available freshwater. The effective management of groundwater resources requires the use of highly specialized digital simulation and optimization tools. Genetic Algorithms are considered to be one of the most successful optimization methods and they have been used widely in the field of groundwater hydraulics. Genetic Algorithms have been used in more or less complex optimization problems in a very wide range of applications and are particularly efficient in optimizing objective functions that exhibit a lot of local optima. Basic princples of Evolutionary Biology like intraspecies competition for reproductive selection and concepts of Molecular Genetics, such as mutation and crossover, are repeated in every generation of the living organisms and are simulated by Genetic Algorithm software in order to achieve the optimal solution. In the present work we try to optimize the management of an underground aquifer through a system of pumping wells, by minimizing the cost of water pumping and transportation. Practically, we examine the most economic sustainable management of an aquifer. Furthermore, by introducing the terrain morphology and the extensive configuration of the objective evaluation function’s parameters, we obtain the ability to examne multiple management scenarios. To achieve this goal we use a customized Genetic Algorithm that was developed using the Microsoft Visual Basic 2008 Express Edition programming environment.