Genetic algorithm optimization model for central marches restoration flows with different water quality scenarios

Other Title(s)

نموذج الجينات الوراثية لإيجاد الاطلاقات المطلوبة للجريان لانعاش الأهوار المركزية باستخدام عدة صيغ لنوعية المياه

Joint Authors

al-Suhaili, Rafi Hashim Shakir
Ghafur, Zirin Jamal

Source

Journal of Engineering

Issue

Vol. 19, Issue 3 (31 Mar. 2013), pp.312-330, 19 p.

Publisher

University of Baghdad College of Engineering

Publication Date

2013-03-31

Country of Publication

Iraq

No. of Pages

19

Main Subjects

Earth Sciences, Water and Environment

Topics

Abstract AR

لقد تم استخدام نموذج الجينات الوراثية في هذا البحث لحساب التصاريف المثلى لتفرعات نهر دجلة قـرب مدينـة العمارة حيث تستخدم مياهها لإعادة إنعاش الاهوار المركزية و هذه التفرعات هي انهر العريض و البتيـره و المجـر الكبير بعد خلطها في مياه نهر ميسان.

الهدف من هذا النموذج هو الحصول على أفضل نوعية مياه لغرض الإنعاش للاهوار المركزية.

و لغرض الحصول على امثل التصاريف لهذه الأنهر تم بناء برنامج حاسـبة بلغـة (MATLAB) حيث أن النتائج المستخرجة من البرنامج تمثل قيم التصاريف المثلى للأنهر الثلاث و أن المـدخلات للبرنـامج هـي التصاريف للفترة من (l994-20ll) و معدل الاستهلاك المائي الشهري و معاملات نوعيـة الميـاه و هـي (,EC DO and pH ,BOD ,TDS).

تهدف الدالة الهدفية (Function Objective) المستخدمة في نموذج البرمجة لتقليل المجموع الكلـي لانحرافـات معاملات نوعية المياه عن قيمها المسموح بها.

الأولوية التي تم التعامل بها مع معاملات نوعية المياه تـم تمثيلهـا بأوزان معينة حسب أهمية كـل ( pH,DO,BOD,TDS,EC) على التوالي و ذلك حسب أهمية كل معامل.

أما معدل التزاوج و معـدل المراوحـة فهما (2.0 ,8.0) على التوالي.

أما حجم المجتمع المطلوب فقد تم إيجاده بطريقة المحاولة و الخطأ ابتدأ من (l00) و حتى (l000) و بخطوة قـدرها l00) حيث أعطت القيمة الأخيرة حلا مستقرا و بعدد معاودات قدره (3).

استخدم النموذج ثلاث حالات لقيم معاملات نوعية المياه و ثلاث حالات من الجريان (سنوات رطبة و طبيعية و جافـة) لكل نهر.

أما المحددات للتصاريف فقد كهنت قيم التصاريف الشهرية حسب نوع السنة المائية كحـدود عليـا و قـيم المتطلبات الشهرية كقيم دنيا.

تم تشغيل النموذج على الحالات التسعة ثلاث حالات للجريان كما ذكر سابقا رطبـة و طبيعية و جافة و لكل حالــة جريــان ثــلاث حــالات لقيــم نوعيــة المياه الحالة (Sl) استخدمت فيهـا معدلات معايير نوعية المياه المقاسة و الحالتين (S2) و (S3) باستخدام زيادة في قيم ( BOD ,TDS,EC ) قـدرها (% l0 و % 20) على التوالي.

أظهرت النتائج لتحليل الجريان وجود انخفاض واضـح بعـد سـنة (2000) عليه تم اعتماد التصاريف للفترة (2011-2000) فقط.

كما وجد بان قيم المتطلبات الشهرية المحسوبة ذات تغاير قليل.

أما قيم التصاريف الشهرية المثلى فقد وجد بأنها تقل بشكل عام كلما تغيرت حالة الجريان من رطبة إلى طبيعية و جافة.

أما التغاير في قيم الجريان الأمثل مع تغير حالة نوعية المياه من (Sl) الى و(S3 ,S2) ليس من الضروري وجود زيادة في قيمها.

أما دالة الهدف الدنيا التي وجدت لكل الحالات التـسعة اضـهرت عـدم وجود تدرج واضح في قيمها مع تغير حالة الجريان و حالة نوعية المياه.

Abstract EN

A Genetic Algorithm optimization model is used in this study to find the optimum flow values of the Tigris river branches near Ammara city, which their water is to be used for central marshes restoration after mixing in Maissan River.

These tributaries are Al-Areed, Al- Bittera and Al-Majar Al-Kabeer Rivers.

The aim of this model is to enhance the water quality in Maissan River, hence provide acceptable water quality for marsh restoration.

The model is applied for different water quality change scenarios ,i.e.

, 10%,20% increase in EC,TDS and BOD.

The model output are the optimum flow values for the three rivers while, the input data are monthly flows(1994-2011),monthly water requirements and water quality parameters (EC, TDS, BOD, DO and pH).The objective function adopted in the optimization model is in a form the sum of difference in each of the 5 water quality parameters, resulting from the mixing equation of the waters of the rivers, from the accepted limits of these parameters , weighted by a penalty factor assigned for each water quality parameter according to its importance.

The adopted acceptable limits are 1500,1000, 6,4 and 7, while the penalty factors are 1,0.8,0.8,0.8,and 0.2 for EC,TDS,BOD,DO,and pH respectively.

The constraints adopted on the decision variables which the monthly flows of the three rivers are those that provide the monthly demands downstream each river, and not exceed a maximum monthly flow limits.

The maximum flow limits adopted are for three flow cases, wet, average and dry years.

For each flow case three scenarios for the monthly water quality parameters were adopted , the average values(scenario 1),the 10% increase in EC,TDS, and BOD (Scenario 2),and the 20% increase in these three water quality parameters (Scenario 3).

Hence nine cases are adopted and for each an optimum monthly flows are found for each river.

The genetic optimization model adopt a variable number of population of 100 to 1000 in a step of 100,0.8 and 0.2 cross over and mutation rates, and three iterations to reach the stable optimum solutions.

The results indicates that the flow analysis shows a significant decrease in the flow values of the three rives after year 2000,hence, the flow values for the period of (1994-1999), are excluded and the only used values are those for (2000-2011).

The estimated monthly demands exhibits low variation.

The observed optimum monthly flow values decrease in general as the case flow changed from wet to normal and dry cases.

The change in Scenarios from S1 to S2 and S3 , do not necessarily increase all the required optimum monthly flow values.

The obtained minimum objective functions do not exhibits a certain trend with the change in the flow cases and/or the change in the scenarios.

American Psychological Association (APA)

al-Suhaili, Rafi Hashim Shakir& Ghafur, Zirin Jamal. 2013. Genetic algorithm optimization model for central marches restoration flows with different water quality scenarios. Journal of Engineering،Vol. 19, no. 3, pp.312-330.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-322851

Modern Language Association (MLA)

al-Suhaili, Rafi Hashim Shakir& Ghafur, Zirin Jamal. Genetic algorithm optimization model for central marches restoration flows with different water quality scenarios. Journal of Engineering Vol. 19, no. 3 (Mar. 2013), pp.312-330.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-322851

American Medical Association (AMA)

al-Suhaili, Rafi Hashim Shakir& Ghafur, Zirin Jamal. Genetic algorithm optimization model for central marches restoration flows with different water quality scenarios. Journal of Engineering. 2013. Vol. 19, no. 3, pp.312-330.
https://search.emarefa.net/detail/BIM-322851

Data Type

Journal Articles

Language

English

Notes

Includes appendices : p. 319-330

Record ID

BIM-322851