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.
مونا احمدیان؛ مجید منتصری
چکیده
سیستم مخازن ذخیره برای کنترل و تنظیم رژیم جریان رودخانهها جهت تأمین تقاضا برای مصارف مختلف شرب، کشاورزی و . . . طراحی و احداث میگردند. در این مطالعه سد مخزنی لار به‌عنوان یکی از منابع اصلی تأمین آب شرب تهران با استفاده از روش شبیهسازی مونتکارلو مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. بدین منظور با به‌کارگیری مدل استوکاستیک AR(1)، داده‌های ...
بیشتر
سیستم مخازن ذخیره برای کنترل و تنظیم رژیم جریان رودخانهها جهت تأمین تقاضا برای مصارف مختلف شرب، کشاورزی و . . . طراحی و احداث میگردند. در این مطالعه سد مخزنی لار به‌عنوان یکی از منابع اصلی تأمین آب شرب تهران با استفاده از روش شبیهسازی مونتکارلو مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفته است. بدین منظور با به‌کارگیری مدل استوکاستیک AR(1)، داده‌های جریان سالیانه تولید و سپس مقادیر جریان سالیانه با استفاده از مدل توزیعی والنسیا-شاکی در ماههای مختلف سال پخش یا توزیع شده است. در مرحله بعد، داده‌های ماهیانه تولیدی به‌عنوان جریانات ورودی به مخزن ذخیره برای شبیهسازی رفتار سد مخزنی لار با استفاده از روش 3Modified-SPA و با اعمال شاخصهای عملکرد سیستم مخازن بهکار گرفته شد. نتایج مطالعه نشان میدهد که حجم ذخیره علاوه بر تقاضا، تابعی از تلفات ناشی از تبخیر و ضرایب اعتماد زمانی و آسیبپذیری بوده و از یک رابطه نمایی بهازای تقاضا تبعیت میکند. علاوه بر این در هر سه گونه (version) SPAهای اصلاح شده (SPA-I, SPA-II, and SPA-III) دو شاخص عملکرد مخزن، یعنی؛ اعتمادپذیری زمانی و آسیبپذیری قابل کنترل در تحلیل بوده و تحلیل سیستم ذخیره برای مقادیر معلوم یا مشخص شاخصهای مذکور انجام میپذیرد. همچنین در روشهای SPA-II و SPA-III امکان استفاده از رابطه غیرخطی یا رابطه واقعی سطح-حجم در برآورد حجم تلفات ناشی از تبخیر در سیستم ذخیره است. کنترل دو شاخص عملکرد مخزن و به‌کارگیری رابطه واقعی یا غیرخطی سطح-حجم مخزن در تحلیل سیستم مخازن ذخیره بههمراه جواب یکتا به‌عنوان مزیتهای اساسی و بسیار مهم روشهای مذکور نسبت به روش آنالیز رفتاری (فرض خطی بودن رابطه سطح-حجم مخزن و کنترل تنها شاخص اعتمادپذیری در محاسبات) است.
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.
مجید منتصری؛ سروین زمان زاد قویدل
چکیده
وقوع متناوب دوره های کم آبی و پرآبی درحوضه آبریز زرینه رود علاوه بر تأثیر روی وضعیت کمی آب های سطحی، باعث تغییراتی در کیفیت آب این حوضه شده است. لذا، مدل بندی و پیش بینی پارامترهای کیفی آب رودخانه زرینه رود در دوره های کم آبی و پرآبی، یکی از ضرورت های تحقیقاتی در این رودخانه پرآب شمال غرب ایران بوده است. در این مطالعه، روش های شبکه های ...
بیشتر
وقوع متناوب دوره های کم آبی و پرآبی درحوضه آبریز زرینه رود علاوه بر تأثیر روی وضعیت کمی آب های سطحی، باعث تغییراتی در کیفیت آب این حوضه شده است. لذا، مدل بندی و پیش بینی پارامترهای کیفی آب رودخانه زرینه رود در دوره های کم آبی و پرآبی، یکی از ضرورت های تحقیقاتی در این رودخانه پرآب شمال غرب ایران بوده است. در این مطالعه، روش های شبکه های عصبی مصنوعی به ازای پنج الگوریتم آموزشی مختلف و سامانه استنتاجی عصبی-فازی تطبیقی مبتنی بر مدل دسته بندی تفریقی، جهت تخمین میزان جامدات محلول TDS به کار گرفته شدند. بدین منظور از داده های کیفیت آب هفت ایستگاه هیدرومتری در حوضه آبریز مذکور با طول دوره آماری 18 ساله (1389-1372) استفاده گردید. ابتدا دوره مطالعاتی مذکور بر اساس میزان جریان در رودخانه به دو دوره کم آبی و پرآبی تفکیک شده، سپس در یک آنالیز اولیه آماری، پارامترهای مؤثر اصلی در تخمین TDS تعیین و برای مدل بندی استفاده گردید. برای مدل بندی 75 درصد داده ها برای کالیبره کردن و 25 درصد برای ارزیابی مدل استفاده شده است. ارزیابی عملکرد مدل های به کار رفته بر اساس آزمون های آماری مختلف، ضریب همبستگی، ریشه میانگین مربعات خطا و میانگین قدر مطلق خطا انجام گرفت. نتایج حاصل حاکی از عملکرد قابل قبول هر دو روش شبکه های عصبی مصنوعی با الگوریتم آموزشی لونبرگ-مارگارت و سامانه استنتاجی عصبی-فازی تطبیقی در دوره های کم آبی و پرآبی بود. مقایسه عملکرد روش های به کار گرفته شده، نشان داد که عملکرد روش عصبی-فازی تطبیقی در هر دو دوره مطالعاتی بهتر از شبکه های عصبی مصنوعی میباشد.
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.
مجید منتصری؛ بابک امیرعطایی؛ کیوان خلیلی
چکیده
روند تغییرات بارندگی در یک منطقه می تواند نقش بسزایی در تحلیل تغییرات زمانی و مکانی خشکسالی داشته باشد. در این مطالعه با استفاده از داده های بارندگی 39 ایستگاه سینوپتیک واقع در شمال غرب کشور (2010-1986)، ابتدا سری های زمانی دوره های خشکسالی و ترسالی بر اساس دو شاخص خشکسالی بارش استاندارد شده (SPI) و ناهنجاری بارندگی (RAI) تعیین گردیده، سپس به ...
بیشتر
روند تغییرات بارندگی در یک منطقه می تواند نقش بسزایی در تحلیل تغییرات زمانی و مکانی خشکسالی داشته باشد. در این مطالعه با استفاده از داده های بارندگی 39 ایستگاه سینوپتیک واقع در شمال غرب کشور (2010-1986)، ابتدا سری های زمانی دوره های خشکسالی و ترسالی بر اساس دو شاخص خشکسالی بارش استاندارد شده (SPI) و ناهنجاری بارندگی (RAI) تعیین گردیده، سپس به بررسی روند تغییرات دوره های خشکسالی و ترسالی بر اساس سری مقادیر SPI و RAI با استفاده از آزمون ناپارامتریک من- کندال با حذف اثر معنی داری تمامی ضرایب خود همبستگی با تأخیرهای مختلف پرداخته شده است. نتایج علاوه بر تأکید حساسیت روش من- کندال به ضرایب خود همبستگی معنی دار با تأخیرهای مختلف در تعیین روند دورههای خشکسالی و ترسالی، بیانگر وجود روند منفی (نزولی) در اکثر ایستگاه ها و وجود روند منفی معنی دار (در سطح اطمینان 95%) در ایستگاه های غرب منطقه مطالعاتی می باشد. همچنین شیب خط روند در اکثر ایستگاه های مطالعاتی منفی بوده و بیشترین شیب منفی بر اساس شاخص های مذکور در ایستگاه مراغه مشاهده گردید. در نهایت، نتایج نشان داد که می توان از هر دو شاخص خشکسالی SPI و RAI صرفاً برای تعیین روند تغییرات دوره های خشکسالی و ترسالی به دلیل همبستگی بالای دو شاخص خشکسالی فوق در ارزیابی و تعیین روند تغییرات خشکسالی و ترسالی، استفاده کرد.
مجید منتصری؛ سروین زمان زاد قویدل
چکیده
پیش بینی جریان رودخانه به منظور فعالیت های مرتبط با برنامه ریزی و بهره برداری منابع آب لازم و ضروری است. عملکرد دو الگوی هوشمند شامل فازی-عصبی تطبیقی (مبتنی بر روش افراز شبکه) و برنامه ریزی بیان ژن در پیش بینی جریان رودخانه بررسی شد. 21 سال رواناب ماهانه دو ایستگاه صفاخانه واقع بر روی رودخانه ساروق چای و سنته واقع بر رودخانه خرخره چای ...
بیشتر
پیش بینی جریان رودخانه به منظور فعالیت های مرتبط با برنامه ریزی و بهره برداری منابع آب لازم و ضروری است. عملکرد دو الگوی هوشمند شامل فازی-عصبی تطبیقی (مبتنی بر روش افراز شبکه) و برنامه ریزی بیان ژن در پیش بینی جریان رودخانه بررسی شد. 21 سال رواناب ماهانه دو ایستگاه صفاخانه واقع بر روی رودخانه ساروق چای و سنته واقع بر رودخانه خرخره چای در حوضه آبریز زرینه رود استفاده شد. اثرات تناوبی و فصلی جریانات ماهانه در این تحقیق بر روی عملکرد الگوها ارزیابی شد. با در نظر گرفتن ضریب فصلی در الگوی برنامه ریزی بیان ژن مقدار آماره ضریب تعیین به ازای بهترین الگو به میزان 19/0 و 25/0 به ترتیب برای ایستگاه های صفاخانه و سنته افزایش یافت. همچنین عملکرد دو الگوی فوق برای پیش بینی جریان با داده های ایستگاه مجاور نیز بررسی شد. نتایج به دست آمده نشان داد که هر دو روش فازی-عصبی و برنامه ریزی بیان ژن می توانند به طور موفقیت آمیزی برای پیش بینی رواناب ماهانه رودخانه استفاده شوند. در این حالت مقدار آماره ریشه میانگین مربعات خطا با به کارگیری بهترین ترکیب ورودی برای الگوهای فازی-عصبی تطبیقی و برنامه ریزی بیان ژن به ترتیب برابر 88/4 و 89/4 به دست آمد. اما الگوی برنامه ریزی بیان ژن-به دلیل ارائه رابطه ریاضی حاکم بر مساله مورد بررسی-نسبت به الگوی فازی-عصبی تطبیقی برتری دارد.
جواد بهمنش؛ مجید منتصری
چکیده
تبخیر-تعرق پتانسیل یکی ازمهمترین و موثرترین مولفه ها در بهینه سازی مصرف آب کشاورزی و مدیریت منابع آب می باشد. یکی از روشهای تخمین تبخیر-تعرق استفاده از سری های زمانی است. در این تحقیق، کاربرد سری های زمانی مختلف همچون AR و ARMA در پیش بینی ماهانه تبخیر-تعرق پتانسیل در ایستگاه سینوپتیک ارومیه مورد ارزیابی قرار گرفت. در این فرایند تبخیر-تعرق ...
بیشتر
تبخیر-تعرق پتانسیل یکی ازمهمترین و موثرترین مولفه ها در بهینه سازی مصرف آب کشاورزی و مدیریت منابع آب می باشد. یکی از روشهای تخمین تبخیر-تعرق استفاده از سری های زمانی است. در این تحقیق، کاربرد سری های زمانی مختلف همچون AR و ARMA در پیش بینی ماهانه تبخیر-تعرق پتانسیل در ایستگاه سینوپتیک ارومیه مورد ارزیابی قرار گرفت. در این فرایند تبخیر-تعرق پتانسیل ماهانه از سال 1350 تا 1389 محاسبه شده و 35 سال داده اولیه برای واسنجی مدل و 5 سال داده آخر برای صحت سنجی آن مورد استفاده قرار گرفت. پس از انتخاب بهترین مدل، با استفاده از آن، مقادیر تبخیر-تعرق پتانسیل برای 5 سال آینده پیش بینی گردید. نتایج نشان داد که مدل سری زمانی AR(11) دارای نتایج بهتری در مقایسه با دیگر مدل ها بوده و روند تغییرات سری زمانی AR(11)خطای کمتری داشت. مقادیر R2 و RMSE در مدل AR(11) به ترتیب 96/0 و 85/1 میلیمتر در ماه بدست آمد.
