بهره‌برداری بهینه از مخزن سدها به منظور کاهش خسارت ناشی از سیلاب‌ (مطالعه موردی: سد کرخه)

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشگاه شهید بهشتی

2 دانشکده مهندسی عمران، آب و محیط زیست، دانشگاه شهید بهشتی

10.22059/jwim.2025.390592.1209

چکیده

با توجه به پتانسیل بالای وقوع سیل در ایران، مدیریت بهینه مخازن سدها برای کاهش خسارات ناشی از سیلاب اهمیت زیادی دارد. این مطالعه به‌منظور ارائه مدل بهینه‌سازی برای مدیریت بهره‌برداری از مخزن سدها در زمان سیلاب انجام شده است. در این تحقیق، سد کرخه و سیلاب ۱۳۹۸ به‌عنوان مطالعه موردی انتخاب شدند. الگوریتم بهینه‌سازی ازدحام ذرات برای کمینه‌سازی تفاضل بین دبی رهاسازی و دبی مجاز (آستانه خسارت پایین‌دست) استفاده شد. متغیرهای تصمیم، مقادیر رهاسازی روزانه از مخزن در طول دوره سیلابی بودند. نتایج نشان داد که با استفاده از مدل بهینه‌سازی، مقدار تابع هدف (تفاضل از دبی مجاز) به‌طور چشمگیری بهبود یافت. برای دبی‌های مجاز ۴۰۰، ۶۰۰ و ۸۰۰ مترمکعب بر ثانیه، بهبود تابع هدف به‌ترتیب ۱۱، ۱۷ و ۳۷ درصد بود. همچنین، حداکثر دبی رهاسازی از حدود ۲۵۰۰ مترمکعب بر ثانیه در بهره‌برداری واقعی، به حدود ۱۹۰۰ مترمکعب بر ثانیه کاهش یافت. تحلیل حساسیت نشان داد که افزایش حداکثر حجم مجاز ذخیره در مخزن می‌تواند به کاهش بیشتر خسارات کمک کند. این مطالعه نشان می‌دهد که با بهره‌برداری بهینه از مخازن سدها می‌توان خسارات ناشی از سیلاب را به‌طور قابل توجهی کاهش داد. همچنین، کاهش حجم ذخیره مخزن قبل از وقوع پیک بارش‌ها و رهاسازی تدریجی آب از جمله راهکارهای پیشنهادی است. نتایج این تحقیق می‌تواند به بهبود سیاست‌های بهره‌برداری از مخازن سدها کمک کند.

کلیدواژه‌ها

موضوعات


عنوان مقاله [English]

Optimal operation of the reservoir to reduce the flood damage (case study: Karkheh dam)

نویسندگان [English]

  • Amir Hatamkhani 1
  • Ali Moridi 2
1 Shahid Beheshti University
2 Civil, Water and Environmental department, Shahid Beheshti University
چکیده [English]

Given the high potential for flooding in many regions of Iran, optimal reservoir management for reducing flood-related damages is of significant importance. This study aims to provide an optimization model for managing reservoir operations during flood events. In this research, the Karun Dam and the 2019 flood were selected as the case study. A Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm was used to minimize the difference between the release discharge and the permissible discharge (damage threshold downstream). The decision variables were the daily release values from the reservoir during the flood period. The results showed that using the optimization model significantly improved the objective function (the difference from permissible discharge). For permissible discharges of 400, 600, and 800 cubic meters per second, the improvement in the objective function was 11%, 17%, and 37%, respectively. Additionally, the maximum release discharge decreased from about 2,500 cubic meters per second in the actual operation to around 1,900 cubic meters per second in the optimized model. Sensitivity analysis indicated that increasing the maximum permissible storage volume in the reservoir could further reduce damages. This study demonstrates that optimal reservoir operation can significantly reduce flood-related damages. Furthermore, reducing reservoir storage before peak rainfall events and gradual water release are among the proposed strategies. The findings of this study can assist in improving reservoir operation policies.

کلیدواژه‌ها [English]

  • PSO
  • Optimal reservoir operation
  • Flood control
  • Optimization model