Decision Supporting System for Single Reservoir Operation

Abstract

This research aims to develop alternatives to create alternative approaches to decision supporting systems for single reservoir management from making choices according to different situations under the application of the new optimization technique the Marine Predators algorithm (MPA) linked with the reservoir simulation model, in order to improve reservoir rule curves. The release criteria of the hedging rule (HR) and standard operating policy (SOP) were investigated in this study. The Ubolratana reservoir, located in Khon Kaen province in northeast Thailand was considered for this study. The information of reservoirs such as historic inflow data of 52 years (1969-2020), demand from the reservoir, hydrologic data, physical data and sedimentation volume were considered for the searching procedure. Moreover, this study synthesized 1,000 samples of inflow data that have flown into reservoirs in order to evaluate the efficiency of rule curves simulated from the proposed model, that presenting in terms of frequency, magnitude, and duration of water shortage and excess release water. Answer under 5 scenarios circumstances, including the typical case of a water scarcity, significant water shortage standard water overflow scenario both the condition of severe floods and the need to lessen the frequency of water shortages

The results that the patterns of optimal rule curves from MPA linked with reservoir simulation using HR criteria were higher than the patterns of existing rule curves for all other cases. The situations of water shortage from using optimal rule curves of HR criteria in terms of frequency were higher than when using SOP criteria, whereas the average water shortage term using HR criteria was less than when using SOP criteria. This is the main objective of using HR criteria for determining release conditions under 5 scenarios 10 of the best out of 490 options alternatives on decision support systems for single reservoir operation decision support systems. The results can conclude that MPA using HR criteria connecting with the reservoir simulation model has more efficiency to search for optimal rule curves, also plays an important role to set policies and set goals and set the vision of the organization to be successful.

Therefore, it can be concluded that the application of the MPA technique improves the optimum control curve of the reservoir. It is appropriate to develop alternatives to decision support systems for single reservoir operating decision support systems in conjunction with the release criteria of the HR and SOP.

งานวิจัยนี้มีจุดประสงค์ เพื่อพัฒนาทางเลือกสนับสนุนระบบการตัดสินใจ ในการจัดการน้ำทางวิศวกรรมสำหรับการบริหารจัดการอ่างเก็บน้ำแบบอ่างเดียว จากการสร้างทางเลือกตามสถานการณ์ที่แตกต่างกัน ภายใต้การประยุกต์ใช้เทคนิคการหาค่าที่เหมาะสมเทคนิคใหม่ Marine Predators Algorithm (MPA) ปรับปรุงโค้งควบคุมที่เหมาะสมสูงสุดของอ่างเก็บน้ำ ร่วมกับเกณฑ์การปล่อยน้ำแบบ Hedging rule (HR) และเกณฑ์การปล่อยน้ำมาตรฐาน (SOP) ตลอดจนการพิจารณาปริมาณการตกตะกอนที่มีผลต่อระดับและพื้นที่เก็บกักของอ่างเก็บน้ำ เพื่อนำมาค้นหาโค้งควบคุมอ่างเก็บน้ำที่เหมาะสมที่สุด การศึกษานี้พิจารณาข้อมูลอ่างเก็บน้ำอุบลรัตน์ จังหวัดขอนแก่น ประเทศไทย เป็นกรณีศึกษา ซึ่งประกอบไปด้วย ข้อมูลน้ำไหลเข้าอ่างเก็บน้ำอดีต 52 ปี (พ.ศ.2512-2563) ปริมาณความต้องการใช้น้ำปัจจุบัน ข้อมูลอุทกวิทยา และข้อมูลทางกายภาพของอ่างเก็บน้ำ และประเมินประสิทธิภาพของโค้งควบคุมที่ได้จากแบบจำลอง โดยใช้ข้อมูลน้ำท่ารายเดือนที่ไหลเข้าอ่างเก็บน้ำจากข้อมูลอดีตจำนวน 1,000 ชุดเหตุการณ์ ซึ่งแสดงผลในรูปแบบความถี่ ช่วงเวลาของ เหตุการณ์ปริมาณน้ำ เฉลี่ย และปริมาณน้ำ สูงสุด ทั้งสถานการณ์น้ำขาดแคลน และน้ำไหลล้น จากนั้นนำไปสร้างชุดคำตอบภายใต้สถานการณ์ต่าง ๆ จำนวน 5 สถานการณ์ คือ สถานการณ์ปริมาณขาดแคลนน้ำแบบปกติ สถานการณ์ปริมาณขาดแคลนน้ำแบบรุนแรง สถานการณ์ปริมาณน้ำไหลล้นแบบปกติ สถานการณ์ปริมาณน้ำไหลล้นแบบรุนแรง และสถานการณ์ลดความถี่การขาดแคลนน้ำ

ผลการศึกษาพบว่าโค้งควบคุมใหม่ที่ได้จากเทคนิค MPA ร่วมกับเกณฑ์การปล่อยน้ำ HR มีลักษณะเส้นโค้งควบคุมที่สูงกว่าเส้นโค้งควบคุมด้วยเกณฑ์การปล่อยน้ำ SOP และ เส้นโค้งควบคุมเดิม นอกจากนี้ เส้นโค้งกฎใหม่ที่เหมาะสมที่สุดโดยใช้เกณฑ์ HR สามารถบรรเทาสถานการณ์ขาดแคลนน้ำและสถานการณ์น้ำไหลล้นได้ดีกว่าทั้งเส้นโค้งควบคุมเดิม และเส้นโค้งควบคุมด้วยเกณฑ์การปล่อยน้ำ SOP ในแง่ของการลดลงปริมาณการขาดแคลนน้ำเฉลี่ย และปริมาณการขาดแคลนน้ำสูงสุด ซึ่งเป็นหนึ่งในแนวทางเลือกบนระบบสนับสนุนการตัดสินใจสำหรับการบริหารจัดการอ่างเก็บน้ำแบบอ่างเดียวที่ดีที่สุดภายใต้สถานการณ์ทั้ง 5 จำนวน 10 ทางเลือก จาก 490 ทางเลือก ซึ่งเป็นทางเลือกการตัดสินใจช่วยให้ผู้มีอำนาจตัดสินใจ ได้ข้อมูลประกอบการตัดสินใจ ในแต่ละแนวทางเลือกจะเกิดขึ้นหากมีการเลือกใช้งาน ตามบริบทและนโยบายการบริหารงานของอ่างเก็บน้ำ โดยผลลัพธ์เบื้องต้นที่จะเกิดขึ้นแต่ละแนวทางเลือกที่เลือกใช้ จะช่วยลดความรุนแรงหรือผลกระทบที่จะเกิดขึ้นแต่ละด้านแตกต่างกันไป ส่งผลทำให้เกิดประโยชน์ในการนำไปใช้วางแผนตัดสินใจทั้งในระยะสั้นและระยะยาวได้ตามความต้องการของผู้มีอำนาจตัดสินใจ รวมทั้งยังมีส่วนสำคัญ ในการกำหนดนโยบายและตั้งเป้าหมายและการกำหนดวิสัยทัศน์ขององค์กรให้ประสบความสำเร็จ