علوم آب
الهام رضایی؛ مجید منتصری؛ حسین رضایی
چکیده
اولویت‌بندی تخصیص بهینه آب مخازن ذخیره جریان سطحی برای مصارف مختلف (شرب، کشاورزی، صنعت، محیطزیست و ...) در مناطق خشک و نیمهخشک مانند ایران به دلیل دامنه تغییرات و عدم قطعیت بالای جریان‌های ورودی به مخزن و وقوع خشکسالیهای متناوب از اهمیت بالایی برخوردار میباشد. بدین منظور روش سلسله مراتب فازی (FAHP) به‌عنوان یک روش فرمول‌بندی ...
بیشتر
اولویت‌بندی تخصیص بهینه آب مخازن ذخیره جریان سطحی برای مصارف مختلف (شرب، کشاورزی، صنعت، محیطزیست و ...) در مناطق خشک و نیمهخشک مانند ایران به دلیل دامنه تغییرات و عدم قطعیت بالای جریان‌های ورودی به مخزن و وقوع خشکسالیهای متناوب از اهمیت بالایی برخوردار میباشد. بدین منظور روش سلسله مراتب فازی (FAHP) به‌عنوان یک روش فرمول‌بندی مناسب در اولویت‌بندی تخصیص آب در سیستم منابع آبی پیشنهاد و استفاده میشود. لذا در این مطالعه اولویت‌بندی تخصیص آب برای مصارف مختلف سد مخزنی شهرچای واقع در بالادست کلان‌شهر ارومیه، در یک مطالعه میدانی و با استفاده از روش سلسله مراتبی فازی انجام پذیرفته است. این مطالعه میدانی بر اساس پرسش‌نامه از متخصصان و صاحب‌نظران صنعت آب منطقه بوده و مدل تصمیم‌گیری بر اساس داده‌های میدانی در یک فرآیند سلسله مراتبی فازی به ازای عوامل مؤثر کمی و کیفی توسعه‌یافته است. در فرایند مذکور، سه معیار اصلی اقتصادی، اجتماعی و زیستمحیطی و چهار زیرمعیار درآمد، سطح زیر کشت، اشتغالزایی و جمعیت برای شش گزینه از آببران کشاورزی، شرب، نیاز زیستمحیطی دریاچه ارومیه، تغذیه آب زیرزمینی، صنعت و تفریحی در نظر گرفته شده است. نتایج نشان داد که معیار اقتصادی با وزن 47/0 نسبت به دو معیار اصلی دیگر بیشترین اهمیت را دارد. افزون بر آن تخصیص آب به بخش شرب شهری با وزن 33/0 در اولویت اول، کشاورزی، دریاچه ارومیه، صنعت، آب زیرزمینی و تفریحی به ترتیب در اولویتهای بعدی قرار گرفتند. نتایج مذکور نشان از وابستگی شدید اقتصاد منطقه به توسعه صنعت کشاورزی و تولیدات آن بوده و تأمین آب شرب و کشاورزی و همچنین دریاچه ارومیه به ترتیب جهت تأمین آسایش، نیاز اصلی فعالیتهای اقتصادی و حفظ اکوسیستم منطقه دارای اولویت اصلی در برنامه‌ریزی و مدیریت سد شهرچای ارومیه هستند.
مجید منتصری؛ بابک امیرعطایی؛ حسین رضایی
چکیده
خشکسالی‌ها رویدادهای کرانه‌ای هستند که براساس تداوم در زمان و تاثیرات مکانی آن مشخص می‌شوند. بطورکلی خشکسالیهای منطقه‌ای متاثر از گردش عمومی جو (در مقیاس بزرگ) و عوامل طبیعی منطقه‌ای شامل شرایط توپوگرافی، دریاچه‌های طبیعی، موقعیت نسبت به مرکز و مسیر جریان‌های آب و هوایی در جو (در مقیاس ریز) بوده و اثرات کاملأ همسانی در یک منطقه ...
بیشتر
خشکسالی‌ها رویدادهای کرانه‌ای هستند که براساس تداوم در زمان و تاثیرات مکانی آن مشخص می‌شوند. بطورکلی خشکسالیهای منطقه‌ای متاثر از گردش عمومی جو (در مقیاس بزرگ) و عوامل طبیعی منطقه‌ای شامل شرایط توپوگرافی، دریاچه‌های طبیعی، موقعیت نسبت به مرکز و مسیر جریان‌های آب و هوایی در جو (در مقیاس ریز) بوده و اثرات کاملأ همسانی در یک منطقه وسیع را نشان نمی‌دهند. لذا در این مطالعه توزیع احتمال توام بزرگی-مساحت تحت پوشش خشکسالی در حوضه آبریز دریاچه ارومیه با استفاده از تکنیک توابع مفصل انجام پذیرفته و منحنی بزرگی-مساحت-فراوانی/احتمال خشکسالی (S-A-F) توسعه داده شده است. بدین منظور از سری داده‌های شاخص خشکسالی یکماهه SPI در 24 ایستگاه هواشناسی در محدوده مطالعاتی و 7 خانواده تابع مفصل شامل کلایتون، گامبل، فرانک، جو، گالامبوس، پلاکت و نرمال برای مدل‌سازی توزیع احتمال توام دو متغیر همبسته بزرگی و مساحت تحت پوشش خشکسالی استفاده شده است. عملکرد توابع مفصل هفتگانه مذکور براساس معیارهای آماری رایج مورد آزمون قرار گرفته و در نهایت بازای مناسب‌ترین تابع مفصل (مفصل فرانک)، دورههای بازگشت شرطی تعیین و منحنی S-A-F برای منطقه مطالعاتی استخراج شد. نتایج مطالعه نشان میدهد که رفتارهای کرانه‌ای اقلیمی (خشکسالی یا ترسالی) اکثریت محدوده مطالعاتی را تحت تاثیر قرار میدهند. درحالیکه رفتارهای نیمه یا شبهخشک دارای پوشش مساحت متفاوت با پراکندگی قابل توجه در محدوده مطالعاتی بوده و با افزایش بزرگی خشکسالی مساحت بیشتری از حوضه آبریز را در بر میگیرند. بطوریکه بعنوان مثال، بزرگی خشکسالی برای زمان برگشت 50 ساله با کمترین و بیشترین مقادیر در منطقه یعنی 42/0 و 0/1 بترتیب حدود 5 و 95 درصد مساحت محدوده مطالعاتی را پوشش میدهد.
علیرضا مقدم؛ مجید منتصری؛ حسین رضایی
چکیده
مسئله بهره‌برداری از مخازن سدها به لحاظ تنوع تصمیم‌گیری و توابع هدف دارای پیچیدگی‌هایی است که گاهی اوقات حل آن ها با روش‌های بهینه سازی سنتی امکان‌پذیر نیست و نیازمند صرف وقت و هزینه بسیار است. بنابراین استفاده از ابزارهای نوین و روش‌های پیشرفته در حل این مسائل امری اجتناب ناپذیر می باشد. در این مقاله از یک نسخه ساده اصلاحی الگوریتم ...
بیشتر
مسئله بهره‌برداری از مخازن سدها به لحاظ تنوع تصمیم‌گیری و توابع هدف دارای پیچیدگی‌هایی است که گاهی اوقات حل آن ها با روش‌های بهینه سازی سنتی امکان‌پذیر نیست و نیازمند صرف وقت و هزینه بسیار است. بنابراین استفاده از ابزارهای نوین و روش‌های پیشرفته در حل این مسائل امری اجتناب ناپذیر می باشد. در این مقاله از یک نسخه ساده اصلاحی الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات (SMPSO)، الگوریتم ژنتیک (GA) و یک الگوریتم هیبرید جدید به نام HGAPSO برای بهره برداری از مخزن سد دز با هدف تأمین آب استفاده گردید. الگوریتم HGAPSO بر مبنای ترکیبی بسیار ساده اما کارامد از دو الگوریتم GA و SMPSO می باشد که باعث شده است محدودیت هایی که هر کدام از این روش ها به تنهایی دارند کاهش یابد و در مقابل کارایی آن افزایش یابد. در این پژوهش از بین 40 سال آمار، داده های 5 سال ابتدایی (60 دوره ماهیانه) جریان ورودی به مخزن سد دز مورد استفاده قرار گرفت و پس از اعمال قیود در فرآیند بهینه سازی با استفاده از تابع پنالتی، برنامه مورد نظر برای 10 بار به صورت مستقل اجرا گردید. حداکثر تعداد تکرار برای هر بار اجرای برنامه 400 و تعداد جمعیت اولیه برای هر سه روش 100 انتخاب گردید. مقادیر میانگین تابع هدف برای الگوریتم های GA، SMPSO و HGAPSO به ترتیب 3457/1، 1581/1 و 9882/0 به دست آمد که HGAPSO با سرعت همگرایی بیشتری نسبت به دو روش GA و SMPSO در یافتن جواب بهینه تابع هدف عمل نمود. همچنین اختلاف بین نمودار میزان آب رها شده در برابر تقاضای ماهیانه با استفاده از روش HGAPSO بسیار کمتر از نمودارهای GA و SMPSO گردید. در نهایت نتایج نشان می دهد که HGAPSO در یافتن جواب بهینه نسبت به GA و PSO و سایر روش های پژوهش های پیشین موفق تر عمل نموده است.
مجید منتصری؛ نگار رسولی مجد؛ جواد بهمنش؛ حسین رضایی
چکیده
افزایش جمعیت و توسعه ناپایدار کشاورزی در نقاط مختلف دنیا مخصوصاً در نواحی خشک و نیمه خشک، موجب نگرش واقعی تر و به‌کارگیری شاخص جامع و کارآمد ردپای آب (Water footprint) در تعیین میزان آب مصرفی محصولات کشاورزی (به تفکیک سه جزء آب سبز، آب آبی و آب خاکستری) توسط متخصصین مختلف جهت بهره برداری بهینه و پایدار از منابع آب شیرین (در خطر نابودی) شده است. ...
بیشتر
افزایش جمعیت و توسعه ناپایدار کشاورزی در نقاط مختلف دنیا مخصوصاً در نواحی خشک و نیمه خشک، موجب نگرش واقعی تر و به‌کارگیری شاخص جامع و کارآمد ردپای آب (Water footprint) در تعیین میزان آب مصرفی محصولات کشاورزی (به تفکیک سه جزء آب سبز، آب آبی و آب خاکستری) توسط متخصصین مختلف جهت بهره برداری بهینه و پایدار از منابع آب شیرین (در خطر نابودی) شده است. از طرف دیگر، هرگونه تغییر اقلیم، سبب تغییر در الگوی بارش و به‌تبع آن تغییر سهم آب آبی و آب سبز آب مصرفی محصولات کشاورزی خواهد بود. لذا در این مطالعه ردپای آب محصولات کشاورزی مختلف در حوضه آبریز دریاچه ارومیه به تفکیک آب آبی و آب سبز با اعمال تغییر اقلیم برای سال های آتی 2030-2011 و 2065-2045 مورد بررسی و تحلیل قرار گرفته است. بدین منظور از داده های مشاهداتی 7 ایستگاه سینوپتیک واقع در حوضه آبریز مذکور استفاده شده است. نتایج مطالعه بیانگر افزایش دمای سالیانه حدود یک و دو درجه در سال های 2030-2011 و 2065-2045 و تغییر نزولات جوی تقریباً با افزایش 3 و کاهش 5 درصدی بارندگی سالیانه بترتیب در دو دوره آتی مذکور در منطقه بوده است. در اثر آن علاوه بر بالا رفتن میزان آب مصرفی محصولات کشاورزی در حدود یک الی سه درصد نسبت شرایط فعلی، تغییر سهم آب آبی و آب سبز به ترتیب با افزایش و کاهش متوسط یک و دو درصدی در سال های آتی (2030-2011) و (2065-2045) همراه خواهد بود.
حسین رضایی؛ جواد بهمنش؛ سینا بشارت
چکیده
با توجه به لزوم استفاده بهینه از منابع آب و وجود روش‌های مختلف بهینه سازی، در این تحقیق سه نوع الگوریتم فراکاوشی از جمله الگوریتم مجموعه ذرات، الگوریتم ژنتیک و الگوریتم آنیلینگ به‌منظور استخراج منحنی‌های فرمان بهره‌برداری مخزن سد شهرچای به کار گرفته شدند. بهینه سازی مخزن برای آورد 5 ساله رودخانه شهرچای و با هدف تامین نیاز پایین ...
بیشتر
با توجه به لزوم استفاده بهینه از منابع آب و وجود روش‌های مختلف بهینه سازی، در این تحقیق سه نوع الگوریتم فراکاوشی از جمله الگوریتم مجموعه ذرات، الگوریتم ژنتیک و الگوریتم آنیلینگ به‌منظور استخراج منحنی‌های فرمان بهره‌برداری مخزن سد شهرچای به کار گرفته شدند. بهینه سازی مخزن برای آورد 5 ساله رودخانه شهرچای و با هدف تامین نیاز پایین دست از جمله نیاز شرب، کشاورزی و زیست محیطی انجام گرفت. همچنین به منظور تعیین میزان وابستگی رها سازی به عوامل مختلف از جمله حجم ذخیره و دبی رودخانه، روابط بین متغیرها به‌صورت یک رابطه غیر خطی درجه 2 درنظر گرفته شد و بر اساس این رابطه پارامترهای مختلف الگوریتم‌های معرفی شده طوری تعیین گردیدند تا مقدار مینیمم تابع هدف را نتیجه دهند. پارامترهای بهینه برای هر کدام از الگوریتم‌ها از طریق 10 بار اجرای برنامه (به دلیل وجود متغیرهای تصادفی در هر یک از الگوریتم ها) به‌دست آمد و مقایسه نتایج منتهی به تعیین بهترین روش برای حل مسئله گردید. طبق نتایج به‌دست آمده، الگوریتم بهینه سازی مجموعه ذرات به‌صورت موثرتری نسبت به سایر روش‌ها در حل مسئله مخزن سد شهرچای عمل نمود و منحنی‌های فرمان رهاسازی و حجم ذخیره برای سد شهرچای با استفاده از این روش استخراج گردید.
