علوم آب
مصطفی گودرزی؛ جواد قدبیک لو؛ عادل غدیری؛ محمدعلی خودشناس
چکیده
ارائه و اجرای یک الگوی کشت بهینه علاوه بر مدیریت بهتر منابع پایه آب و خاک، امکان کشاورزی پایدار را فراهم نموده و از لحاظ جنبههای اقتصادی و اجتماعی یک ضرورت انکارناپذیر است. این تحقیق با هدف بهینه‌سازی الگوی کشت با استفاده از رویکرد برنامه‌ریزی چند هدفه، برای پیوند شاخصهای آب، غذا، انرژی و سود اقتصادی در دشت فراهان و در سال ...
بیشتر
ارائه و اجرای یک الگوی کشت بهینه علاوه بر مدیریت بهتر منابع پایه آب و خاک، امکان کشاورزی پایدار را فراهم نموده و از لحاظ جنبههای اقتصادی و اجتماعی یک ضرورت انکارناپذیر است. این تحقیق با هدف بهینه‌سازی الگوی کشت با استفاده از رویکرد برنامه‌ریزی چند هدفه، برای پیوند شاخصهای آب، غذا، انرژی و سود اقتصادی در دشت فراهان و در سال 1400 اجرا شد. الگوی کشت بهینه برای شرایط نرمال، خشکسالی و ترسالی به گونهای ارائه شد که بهره‌برداری از منابع آب در شرایط پایدار صورت پذیرد. نتایج حاصل نشان داد، مقدار آب مصرفی الگوی کشت بهینه در شرایط نرمال، خشکسالی و ترسالی به ترتیب 23، 29 و 18 درصد نسبت به الگوی کشت موجود کاهش مییابد. از طرفی مقدار کالری تولیدی الگوی کشت بهینه در شرایط نرمال، خشکسالی و ترسالی به ترتیب 52، 62 و 45 درصد، متوسط بهرهوری انرژی 41، 43و 36 درصد و سود خالص تولیدی 43، 31 و 44 درصد نسبت به الگوی کشت موجود افزایش مییابد. به منظور بهره‌برداری بهینه از منابع آب بایستی الگوی کشت در دورههای خشکسالی، نرمال و ترسالی مطابق الگوی بهینه پیشنهادی تغییر یابد. بنابراین، با توجه به اینکه الگوی کشت موجود کمترین انطباق را برای رسیدن به اهداف چهارگانه کاهش مصرف آب، افزایش تولید غذا، کاهش مصرف انرژی و افزایش سود اقتصادی دارد، برنامهریزیهای کلان در این دشت بایستی در راستای اجرای الگوی کشت بهینه پیشنهادی تدوین گردد.
علوم آب
هادی شوکتی؛ زینب سجودی؛ محمود مشعل
چکیده
ایران از لحاظ اقلیمی جزء مناطق خشک و نیمه‌خشک جهان محسوب می‌شود که از میزان بارندگی نسبتاً پایینی برخوردار است. از طرفی، توزیع این میزان بارندگی در کشور نیز مناسب نبوده و اغلب در سواحل دریای خزر و نیمه غربی تا جنوب غرب کشور رخ می‌دهد. این عوامل، لزوم انجام اقدامات مدیریتی در جهت غلبه بر بحران آب را به دنبال دارد. یکی از راهکارهای عملی ...
بیشتر
ایران از لحاظ اقلیمی جزء مناطق خشک و نیمه‌خشک جهان محسوب می‌شود که از میزان بارندگی نسبتاً پایینی برخوردار است. از طرفی، توزیع این میزان بارندگی در کشور نیز مناسب نبوده و اغلب در سواحل دریای خزر و نیمه غربی تا جنوب غرب کشور رخ می‌دهد. این عوامل، لزوم انجام اقدامات مدیریتی در جهت غلبه بر بحران آب را به دنبال دارد. یکی از راهکارهای عملی در راستای مدیریت منابع آب، اجرای سامانه‌های استحصال آب باران می‌باشد که باید به صورت بهینه طراحی شوند تا سامانه توجیه اقتصادی داشته باشد. در این مقاله با هدف ارزیابی و بهینه‌سازی سامانه‌های استحصال آب باران، داده‌های 42 ساله بارش روزانه شهرستان اردبیل تحت سناریو یک خانه مسکونی با سطح آبگیر 100 و 200 متر مربع و دارای چهار سکنه در نظر گرفته شد. شبیه‌سازی سامانه در نرم‌افزار متلب انجام و قابلیت اطمینان مخازن و نسبت سرریز برای حجم‌های مختلف مخازن محاسبه شد. در نهایت، بهینه‌سازی حجم مخازن با استفاده از الگوریتم ژنتیک انجام شد. نتایج نشان داد که برای پشت‌بام 100 متر مربع، استفاده از مخزن 5/0 متر مکعبی بیشترین سودآوری را داشته و با نصب این مخزن، سالانه 17 درصد در مصرف آب صرفه‌جویی خواهد شد. همچنین مخزن بهینه برای پشت‌بام 200 متر مربع برابر با 5/1 متر مکعب انتخاب شد که با استفاده از آن می‌توان در هر سال حدود 32 درصد در مصرف آب صرفه‌جویی کرد. ارقام بدست آمده برای درصد صرفه جویی در مصرف آب حاکی از پتانسیل بالای شهرستان اردبیل برای اجرای سامانه‌های استحصال آب باران است.
فرزانه ناصری؛ محمود آذری؛ محمد تقی دستورانی
چکیده
تعیین مقدار رسوب حوضه و توزیع مکانی آن با اندازه‌گیری‌های میدانی در عمل با چالش جدی مواجه است. از این رو، مدل‌های مختلف، به‌منظور شبیه‌سازی فرسایش خاک و برآورد رسوب استفاده می‌شود. مدل SWAT یکی از مدل‌های هیدرولوژیکی نیمه‌فیزیکی و نیمه‌توزیعی است که در سال‌های اخیر کاربرد گسترده‌ای داشته است؛ اما شبیه‌سازی رسوب این مدل نسبت ...
بیشتر
تعیین مقدار رسوب حوضه و توزیع مکانی آن با اندازه‌گیری‌های میدانی در عمل با چالش جدی مواجه است. از این رو، مدل‌های مختلف، به‌منظور شبیه‌سازی فرسایش خاک و برآورد رسوب استفاده می‌شود. مدل SWAT یکی از مدل‌های هیدرولوژیکی نیمه‌فیزیکی و نیمه‌توزیعی است که در سال‌های اخیر کاربرد گسترده‌ای داشته است؛ اما شبیه‌سازی رسوب این مدل نسبت به دبی جریان با خطای زیادی همراه می‌باشد که بخشی از آن به دلیل استفاده از روش‌های تجربی هم‌چون منحنی سنجه رسوب برای برآورد رسوب می‌باشد. از این‌رو، در این تحقیق برای شبیه‌سازی رواناب و رسوب در حوزه سد فریمان از قابلیت‌های الگوریتم ژنتیک به‌منظور بهینه‌سازی رابطه دبی– رسوب استفاده گردید. بدین منظور مسئله بهینه‌سازی الگوریتم ژنتیک به‌صورت یک فضای جستجو از مقادیر پیوسته ضرایب رابطه دبی- رسوب، در نرم‌افزار MATLAB برنامه‌نویسی شد و ضرایب بهینه تعیین گردید. نتایج تحقیق، عملکرد بهتر الگوریتم ژنتیک در برآورد رسوب با ضریب نش- ساتکلیف 46/0، ضریب تعیین 72/0 و ریشه میانگین مربعات خطا 9/70 نسبت به منحنی‌سنجه را نشان می‌دهد. از این رو داده‌های حاصل از این روش برای آنالیز حساسیت، واسنجی و اعتبارسنجی مدل SWAT استفاده گردید. در ارزیابی مدل، ضریب نش‌ساتکلیف دبی ماهانه برای دوره 7 ساله واسنجی و دوره 3 ساله اعتبارسنجی به ترتیب 75/0 و 85/0 و برای رسوب ماهانه به ترتیب 73/0 و 76/0 به‌دست آمد. نتایج تحقیق بیانگر کارایی خوب مدل SWAT در شبیه‌سازی رواناب و رسوب می‌باشد، همچنین استفاده از الگوریتم ژنتیک به منظور بهینه‌سازی رابطه دبی– رسوب نقش مهمی در تعیین مقادیر رسوب و دقت شبیه‌سازی مدل داشته است.
مسلم ثروتی؛ حمیدرضا ممتاز
چکیده
در دهه‌های اخیر اندازه‌گیری غیرمستقیم ظرفیت تبادل کاتیونی (CEC) با استفاده از توابع انتقالی مختلف موفقیت‌آمیز بوده است. شبکه عصبی مصنوعی (ANN) نسبت به روش‌های رگرسیون آماری دارای نتایج مناسب‌تری بوده ولی با داده‌های اندک کارایی بالایی نداشته و از سوی دیگر فاقد یک روش استقرایی جامع در انتخاب الگوریتم یادگیری شبکه و توقف در حداقل محلی ...
بیشتر
در دهه‌های اخیر اندازه‌گیری غیرمستقیم ظرفیت تبادل کاتیونی (CEC) با استفاده از توابع انتقالی مختلف موفقیت‌آمیز بوده است. شبکه عصبی مصنوعی (ANN) نسبت به روش‌های رگرسیون آماری دارای نتایج مناسب‌تری بوده ولی با داده‌های اندک کارایی بالایی نداشته و از سوی دیگر فاقد یک روش استقرایی جامع در انتخاب الگوریتم یادگیری شبکه و توقف در حداقل محلی است. در این راستا استفاده از الگوریتم‌های بهینه‌سازی ضروری به‌نظر می‌رسد. هدف از این تحقیق، ارزیابی کارایی الگوریتم‌های کرم شب‌تاب (FA) و ژنتیک (GA) در تخمین CEC با استفاده از ANN است. برای نیل به اهداف فوق 220 نمونه از منطقه گلفرج به‌صورت تصادفی برداشته شد. سپس مدل‌سازی با سه مدل ANN، شبکه عصبی مصنوعی-ژنتیک (ANN-GA) و شبکه عصبی مصنوعی-کرم شب‌تاب (ANN-FA) انجام شد. در این تحقیق شبکه‌های عصبی با ساختار پرسپترون چندلایه، با الگوریتم پس انتشار خطا، تابع آموزشی بایزین و تابع محرک سیگموئید آکسون با 5 نرون مناسب‌ترین ساختار بوده است. نتایج نشان داد که مدل ANN-FA دارای بیشترین کارایی بوده، به‌طوری‌که ضریب تبیین و میانگین انحراف مربعات خطا و ضریب نش- ساتکلیف به‌ترتیب در مرحله آموزش 94/0، 31/1 و 53/0 و در مرحله آزمون 97/0، 06/1 و 59/0 بوده و مدل ANN-GA در مقام دوم از نظر کارایی بوده است. میانگین هندسی نسبت خطا 84/0 برای مدل ANN-FA بوده که نشان دهنده بیش برآوردی نسبی آن است. نهایتاً مدل پیشنهادی برای تخمین ویژگی خروجی مناسب بوده و کاربرد الگوریتم بهینه‌سازی کرم شب‌تاب و ژنتیک، حاکی از کاربردی بودن این الگوریتم‌ها در فرآیندهایی با طبیعت پیچیده و غیرخطی است.
رضا سعیدی؛ هادی رمضانی اعتدالی؛ امیر صمدی؛ علیرضا توکلی
چکیده
با افزایش نیاز به تولید غذا و کاهش منابع آبی، می‌توان با بررسی اراضی دیم از نظر خصوصیات توپوگرافی، دسترسی به منابع آبی و تخصیص بهینه منابع آب موجود، میزان تولید را با انجام آبیاری تکمیلی افزایش داد. در این مطالعه، پتانسیل‌یابی اراضی دیم منطقه کامیاران برای انجام آبیاری تکمیلی، با انتخاب اراضی دیم دارای شیب کمتر از 8 درصد و مجاورت ...
بیشتر
با افزایش نیاز به تولید غذا و کاهش منابع آبی، می‌توان با بررسی اراضی دیم از نظر خصوصیات توپوگرافی، دسترسی به منابع آبی و تخصیص بهینه منابع آب موجود، میزان تولید را با انجام آبیاری تکمیلی افزایش داد. در این مطالعه، پتانسیل‌یابی اراضی دیم منطقه کامیاران برای انجام آبیاری تکمیلی، با انتخاب اراضی دیم دارای شیب کمتر از 8 درصد و مجاورت با رودخانه‌های فصلی صورت گرفت. منابع آبی نیز برای انجام آبیاری بهاره (50 میلی‌متر در ماه‌های فروردین و اردیبهشت)، آبیاری پاییزه (75 میلی متر در ماه‌های آبان و آذر) و جفت آبیاری (مجموع آبیاری بهاره و پاییزه) در نظر گرفته شد. بهینه‌سازی برای برآورد سطوح زیر کشت بهینه و به منظور افزایش سود خالص در زیرحوضه‌‌های کامیاران انجام شد. با توجه به حجم متفاوت منابع آبی قابل دسترس، یک زمان مشخص برای انجام آبیاری تکمیلی در تمام زیر حوضه‌ها تعیین نگردید. در زیر حوضه‌های A، B ،C آبیاری پاییزه گندم، در زیر حوضه های E، F و INT آبیاری بهاره و پاییزه گندم و آبیاری پاییزه جو و در زیرحوضه D، آبیاری بهاره و پاییزه گندم، توسط مدل بهینه‌سازی پیشنهاد شد. با اجرای مدل بهینه‌سازی در اراضی با شیب کمتر از 8 درصد، برای سال زراعی 94-1393، مجموع تولید گندم و جو به‌ترتیب 5/47 و 5/10 درصد، مجموع سود خالص گندم و جو 85 درصد و بهره وری آب برای دو محصول گندم و جو، به ترتیب 8/74 و 5/44 درصد، نسبت به کشت مطلق دیم افزایش داشته است.
پروانه کاظمی مرشت؛ شهاب عراقی نژاد
چکیده
حوضه آبریز اترک در شمال شرق ایران، مشترک بین سه استان خراسان رضوی، خراسان شمالی و گلستان از مناقشات مربوط به تخصیص آب در بخش کشاورزی بین ذینفعان بالادست و پایین دست متأثر می‌باشد. در چنین شرایطی، بررسی کارایی مدل‌های تخصیص آب در این حوضه و مقایسه نتایج آنها از اهداف این مطالعه می‌باشد. ابتدا یک مدل بهینه‌سازی تخصیص آب کشاورزی بر ...
بیشتر
حوضه آبریز اترک در شمال شرق ایران، مشترک بین سه استان خراسان رضوی، خراسان شمالی و گلستان از مناقشات مربوط به تخصیص آب در بخش کشاورزی بین ذینفعان بالادست و پایین دست متأثر می‌باشد. در چنین شرایطی، بررسی کارایی مدل‌های تخصیص آب در این حوضه و مقایسه نتایج آنها از اهداف این مطالعه می‌باشد. ابتدا یک مدل بهینه‌سازی تخصیص آب کشاورزی بر پایه برنامه‌ریزی خطی توسعه داده شد. سپس مدل تخصیص آب با رویکرد حل اختلاف با استفاده از توابع هدف بر پایه روش‌های حل اختلاف نش متقارن، نش غیرمتقارن، مدل غیرمتقارن کالای-اشمورودینسکی و مدل غیرمتقارن خسارت متعادل ایجاد گردید. مدل‌های فوق با معیارهای عملکرد مرسوم اطمینان‌پذیری حجمی، اطمینان‌پذیری زمانی و برگشت‌پذیری مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج بدست آمده برتری مدل های حل اختلاف در تأمین متعادل منابع بین ذینفعان مختلف در مقایسه با مدل تخصیص معمول را نشان می‌دهد. تشابه کلی موجود بین نتایج مدل‌های حل اختلاف و ارائه نتایج مطلوب‌تر مدل نش با اختلاف جزئی نسبت به سایرین از دیگر نتایج حاصل شده است. از سوی دیگر مدل هایی که تابع هدف آنها مبتنی بر روش‌های حل اختلاف است در مقایسه با مدل برنامه‌ریزی خطی، تخصیص متعادل تری را بین ذینفعان نتیجه می‌دهد. همچنین میزان حساسیت استان‌ها نسبت به مقدار درجه اهمیت آنها در مدل غیرمتقارن نش نیز مورد تحلیل و بررسی قرار گرفت. در انتها نیز کاربرد روش‌های مبتنی بر حل اختلاف به جای مدل‌های مرسوم به منظور تخصیص متعادل آب بین ذینفعان مختلف پیشنهاد داده شده است.
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.
