علوم آب
مهدی کماسی؛ امیر علیزاده فرد
چکیده
پایشهای میدانی بیانگر کاهش تراز آبخوانهای دشت سیلاخور در سالهای اخیر هستند که این موضوع لزوم بهرهبرداری بهینه از منابع محدود آبهای زیرزمینی را میرساند. در همین راستا باتوجه‌به سهم عمده کشاورزی در مصرف آب، بهینهسازی الگوی کشت از مهم‌ترین عوامل مدیریت منابع آب و مقابله با کمآبی محسوب میشود. در این پژوهش عملکرد ...
بیشتر
پایشهای میدانی بیانگر کاهش تراز آبخوانهای دشت سیلاخور در سالهای اخیر هستند که این موضوع لزوم بهرهبرداری بهینه از منابع محدود آبهای زیرزمینی را میرساند. در همین راستا باتوجه‌به سهم عمده کشاورزی در مصرف آب، بهینهسازی الگوی کشت از مهم‌ترین عوامل مدیریت منابع آب و مقابله با کمآبی محسوب میشود. در این پژوهش عملکرد توابع جریمه مختلف بهمنظور تعیین الگوی کشت بهینه در دو الگوریتم تکامل تفاضلی و ازدحام ذرات بررسی شده است. در این راستا در گام نخست بارندگی سالهای زراعی 1400-1399، 1401-1400 و 1402-1401 در دشت سیلاخور با استفاده از برنامهریزی ژنتیکی و مدل میانگین متحرک خود هم‌بسته یکپارچه فصلی پیشبینی شده و باتوجه‌به تغذیه ناشی از بارندگی و میزان برداشت در سالهای گذشته، برای هرسال زراعی 100 سناریو برداشت تعیین شد. سپس الگوی کشت بهینه متناسب با هر سناریو برداشت با بهرهگیری از برنامهریزی خطی به دست آمد. حداکثرسازی درآمد کشاورزان بهعنوان تابع هدف، و آب و زمین در دسترس بهعنوان محدودیتهای برنامهریزی خطی در نظر گرفته شدند. در گام دوم عملکرد توابع جریمه مختلف در دو الگوریتم تکامل تفاضلی و ازدحام ذرات برای رسیدن به پاسخهای حاصل از برنامهریزی خطی مورد بررسی قرار گرفت. طبق نتایج این بررسی به طور میانگین الگوریتم ازدحام ذرات در %84 سناریوها سریع‌تر به الگوی کشت بهینه میرسد. همچنین اعمال تابع جریمه پویای طبقهبندی شده تعداد تکرارهای الگوریتم تکامل تفاضلی را %11 و الگوریتم ازدحام ذرات را %3 نسبت به استفاده از جریمه ساکن کاهش میدهد. در مجموع میتوان دریافت که با میزان برداشت فعلی، در صورت پیروی از الگوی کشت بهینه پیشنهاد شده برای چهار محصول عمده زراعی دشت سیلاخور، یعنی گندم، جو، شلتوک و ذرت علوفهای، درآمد کشاورزان منطقه %18 افزایش مییابد. همچنین به‌کارگیری تابع جریمه پویای طبقهبندی شده در الگوریتم ازدحام ذرات بهمنظور بهینهسازی الگوی کشت پیشنهاد میشود.
مرتضی شاهمرادی؛ امیر تائبی؛ هستی هاشمی نژاد
چکیده
در این تحقیق، میزان پتانسیل حذف فلز سنگین کروم (VI) از محلولهای آبی توسط پوسته میوه تمبرهندی اصلاح شده با اسیدسولفوریک بررسی شد. روش سطحی پاسخ بر اساس روش D-optimal برای بهینهسازی جذب کروم (VI) توسط ذرات پوسته میوه تمبرهندی اصلاح شده به کار رفت. پنج متغیر مستقل از جمله، دز جاذب برابر (1-7g/L)، سرعت لرزاننده (شیکر) برابر (50-200rpm)، pH اولیه محلول برابر ...
بیشتر
در این تحقیق، میزان پتانسیل حذف فلز سنگین کروم (VI) از محلولهای آبی توسط پوسته میوه تمبرهندی اصلاح شده با اسیدسولفوریک بررسی شد. روش سطحی پاسخ بر اساس روش D-optimal برای بهینهسازی جذب کروم (VI) توسط ذرات پوسته میوه تمبرهندی اصلاح شده به کار رفت. پنج متغیر مستقل از جمله، دز جاذب برابر (1-7g/L)، سرعت لرزاننده (شیکر) برابر (50-200rpm)، pH اولیه محلول برابر (10-1)، غلظت اولیه محلول کروم (VI) برابر ((5-150mg/L و زمان تماس برابر (30-120min) برای پیشبینی بازدهی حذف فلز سنگین کروم (VI) به کار رفت. اهمیت متغیرهای مستقل و تقابل آن‌ها توسط آنالیز واریانس (ANOVA) بررسی شد. با استفاده از بهینهسازی به مقادیر بهینه دز جاذب برابر 3g/L، سرعت لرزاننده برابر 200rpm، pH برابر 1، غلظت محلول کروم برابر 150mg/L و زمان تماس برابر 90min به بیشینه ظرفیت جذب محلول کروم (VI) برابر 23mg/g دسترسی پیدا کردیم؛ نتایج آزمایشات جذب با مدل ایزوترم فرندلیچ سازگاری بیشتری داشت.
مسعود نادری؛ محمد شایان نژاد؛ سجاد حیدری؛ بیژن حقیقتی
چکیده
تحقیق حاضر به منظور بررسی تأثیر سطوح مختلف آب آبیاری بر خصوصیات کمی و کیفی سیب زمینی (رقم بورن) و تعیین عمق آب مصرفی بهینه در شهرکرد انجام شد. این آزمایش در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با 7 تیمار سطوح مختلف آب آبیاری در 3 تکرار انجام شد. سطوح مختلف آب آبیاری عبارت بودند از:40، 55، 70، 85، 100، 115و 130 درصد کمبود رطوبت خاک از حد FC. نتایج نشان داد، ...
بیشتر
تحقیق حاضر به منظور بررسی تأثیر سطوح مختلف آب آبیاری بر خصوصیات کمی و کیفی سیب زمینی (رقم بورن) و تعیین عمق آب مصرفی بهینه در شهرکرد انجام شد. این آزمایش در قالب طرح بلوک‌های کامل تصادفی با 7 تیمار سطوح مختلف آب آبیاری در 3 تکرار انجام شد. سطوح مختلف آب آبیاری عبارت بودند از:40، 55، 70، 85، 100، 115و 130 درصد کمبود رطوبت خاک از حد FC. نتایج نشان داد، سطوح مختلف آب آبیاری بر میزان عملکرد تأثیر معنی‌داری دارد به طوری که با افزایش آب آبیاری مقدار عملکرد نیز افزایش یافت. کمترین و بیشترین عملکرد به ترتیب مربوط به سطوح آبیاری 40 و 130 درصد آبیاری کامل با مقادیر به ترتیب 2/13 و 2/45 تن در هکتار بود. سطوح مختلف آب آبیاری تأثیر معنی‌داری روی درصد نشاسته، درصد قند محلول، درصد ماده خشک، کارائی مصرف آب آبیاری و وزن غده های بازارپسند در یک بوته دارد، به طوری که با افزایش آن درصد قند محلول و وزن غده های بازارپسند افزایش و میزان نشاسته و درصد ماده خشک کاهش می یابد. همچنین سطوح مختلف آب آبیاری، تأثیر معنی‌داری روی درصد ازت و وزن غده‌های بذری در یک بوته نداشت. بیشترین در آمد به ازای عمق آب مصرفی 821 میلی‌متر (126 درصد آبیاری کامل) به دست آمد. در اثر کم آبیاری و استفاده از عمق بهینه ی، 533 میلی متر آب (82 درصد آبیاری کامل) میتوان به حداکثر سود خالص نایل شد و با اعمال کم آبیاری میتوان سطح زیر کشت را 22 درصد افزایش داد.
مهرداد تقیان
چکیده
یکی از مسائل کاربردی و کلاسیک در مطالعات منابع آب، تعیین ظرفیت بهینه مخزن سد برای تامین نیازهای مختلف است. اما تامین کامل نیاز در همه زمان ها از جمله دوره های خشکسالی شدید، مستلزم طراحی یک سد با ارتفاع بسیار زیاد است. این رویکرد به مفهوم تخصیص بخش عمده ای از هزینه و ظرفیت مخزن برای دوره های زمانی بسیار کوچکی از عمر مفید سد است که ممکن ...
بیشتر
یکی از مسائل کاربردی و کلاسیک در مطالعات منابع آب، تعیین ظرفیت بهینه مخزن سد برای تامین نیازهای مختلف است. اما تامین کامل نیاز در همه زمان ها از جمله دوره های خشکسالی شدید، مستلزم طراحی یک سد با ارتفاع بسیار زیاد است. این رویکرد به مفهوم تخصیص بخش عمده ای از هزینه و ظرفیت مخزن برای دوره های زمانی بسیار کوچکی از عمر مفید سد است که ممکن است از لحاظ اقتصادی توجیه پذیر نباشد. بنابراین ضروری است در روش و مدل پیشنهادی، تنها برای درصد زمانی مشخصی از دوره آماری مورد نظر، امکان تامین کامل نیازها فراهم گردد که معادل با اعمال قید اعتماد پذیری است. در روش‌های معمول، این مفهوم به ظاهر ساده، مستلزم افزودن متغیرهای باینری (دو مقداره) برای تامین و یا عدم تامین نیاز در ساختار مدل‌های برنامهریزی خطی است که در حضور تعداد زیاد متغیرهای باینری، حل مساله فوق زمان بر یا مشکل خواهد بود. برای توسعه و بهبود روش‌های معمول، در تحقیق حاضر به جای مدل های مختلط برنامه ریزی خطی اعداد صحیح، از یک مدل شبیه-سازی مجهز به فرآیند برنامه ریزی خطی شبکه جریان استفاده شده است. با پیاده سازی این مدل در سیستم منابع آب رودخانه خمین، ظرفیت بهینه سد مخزنی نیشهر معادل با 6/4 میلیون متر مکعب برآورد گردید که در این حالت قادر به حفظ اعتمادپذیری 85 درصد در تامین نیازها است. نتایج حاکی از حساسیت ابعاد حجم مخزن نسبت به انتخاب اعتمادپذیری دارد که میزان این حساسیت ناشی از شدت و طول دوره های کمبود آب است.
محمد ابراهیم بنی حبیب؛ سمیه سادات میرمومن؛ معصومه عیوضی
چکیده
هدف این تحقیق توسعه مدل بهینه سازی برای یک سامانه ترکیبی زهکش روباز و مخازن تأخیری و تحلیل حساسیت ابعاد بهینه آن به عوامل شبیه سازی هیدروژیکی می باشد. بهمنظور شبیه سازی جریان سیلاب حوضه های بالادست و رواناب سامانه زهکش روباز اراضی کشاورزی، از مدل هیدرولوژیکی HEC-HMS استفاده شده و مدل بهینهسازی برای تعیین ابعاد بهینه سامانه ترکیبی ...
بیشتر
هدف این تحقیق توسعه مدل بهینه سازی برای یک سامانه ترکیبی زهکش روباز و مخازن تأخیری و تحلیل حساسیت ابعاد بهینه آن به عوامل شبیه سازی هیدروژیکی می باشد. بهمنظور شبیه سازی جریان سیلاب حوضه های بالادست و رواناب سامانه زهکش روباز اراضی کشاورزی، از مدل هیدرولوژیکی HEC-HMS استفاده شده و مدل بهینهسازی برای تعیین ابعاد بهینه سامانه ترکیبی زهکش روباز و مخازن تأخیری تدوین شده است. بعد از تعیین ابعاد بهینه سامانه ترکیبی زهکش روباز و مخازن تأخیری، تحلیل حساسیت بر روی ابعاد بهینه سامانه ترکیب نسبت به عوامل شبیه‌سازی سیلاب نظیر مقدار بارش، زمان تأخیر و شمارۀ منحنی حوضه ها انجام گرفته شد. نتایج تحقیق نشان داد که مهم‌ترین عامل مؤثر در تعیین ابعاد بهینه سد های تأخیری و کانال زهکش و هزینه های آن‌ها، شماره منحنی (CN) بوده است به‌طوری‌که با 10 درصد خطا در محاسبه شماره منحنی به ترتیب خطایی به میزان 21، 25 و 24 درصد را در ارتفاع بهینه سدها، عمق بهینه زهکش ها و هزینه ی کمینه موجب می گردد. همچنین خطای ناشی از محاسبه بارش در مراتبی کمتر از شماره منحنی (CN)، بر روی ابعاد بهینه و هزینه های طرح اثرگذار است که تغییر 10 درصدی در عمق بارش به ترتیب موجب 7، 8 و 10 درصد خطا در برآورد ارتفاع بهینه سدها، عمق بهینه زهکش و هزینه کل میشود. زمان تأخیر زیرحوضه ها نیز در این تحقیق، عامل کم اهمیتی در محاسبه ابعاد بهینه شناخته شد. تغییرات 10 درصدی آن به‌طور متوسط موجب 5/2 درصد خطا در محاسبه ابعاد و هزینه ها می‌گردد.
علیرضا مقدم؛ امین علیزاده؛ علی نقی ضیائی؛ علیرضا فریدحسینی؛ دانیال فلاح هروی
چکیده
الگوریتم ژنتیک به عنوان یکی از مهم ترین الگوریتم های تکاملی نقش بسیار موفقی در بهینه سازی شبکه های توزیع آب داشته است. این الگوریتم همواره دستخوش تغییرات و اصلاحات زیادی بوده و نسخه های بهبود یافته و متفاوتی از این الگوریتم منتشر شده است. یکی از انواع الگوریتم های ژنتیک، الگوریتم ژنتیک با آشفتگی سریع (FMGA) است که ضمن بررسی کروموزوم هایی ...
بیشتر
الگوریتم ژنتیک به عنوان یکی از مهم ترین الگوریتم های تکاملی نقش بسیار موفقی در بهینه سازی شبکه های توزیع آب داشته است. این الگوریتم همواره دستخوش تغییرات و اصلاحات زیادی بوده و نسخه های بهبود یافته و متفاوتی از این الگوریتم منتشر شده است. یکی از انواع الگوریتم های ژنتیک، الگوریتم ژنتیک با آشفتگی سریع (FMGA) است که ضمن بررسی کروموزوم هایی که از لحاظ رشته‌های ژنی با هم برابر نیستند، این توانایی را دارد تا با کاهش طول کروموزم ها و حذف ژن های نامطلوب، سرعت همگرایی را در حل مسائل بهینه سازی افزایش دهد. در این مقاله به منظور بررسی قابلیت الگوریتم FMGA در حل مسائل بهینه سازی شبکه‌های توزیع آب، پس از آنالیز حساسیت و تعیین بهترین مقادیر پارامترهای این الگوریتم دو شبکه مرجع دو حلقه ای و هانوی و یک شبکه واقعی شهر جنگل مورد تحلیل و ارزیابی قرار گرفت و نتایج با پژوهش های قبلی مقایسه شد. با بهینه سازی شبکه دوحلقه ای، حداقل هزینه این شبکه در 2880 بارارزیابی تابع هدف بدست آمد که نسبت به نتایج پژوهش های قبلی بهبود قابل توجهی داشته است. در شبکه هانوی نیز حداقل هزینه106×045/6 دلار بدست آمد که کمتر از حداقل هزینه ای است که تاکنون در نتایج دیگر محققین ارائه شده است. پس از اثبات کارایی این الگوریتم در انتها عملکرد آن را در طراحی شبکه واقعی شهر جنگل با توجه به افزایش وسعت شبکه و قیود طراحی نشان داده شد.
مصطفی حبیبی داویجانی؛ محمد ابراهیم بنی حبیب؛ سید رضا هاشمی
چکیده
افزایش روز افزون جمعیت باعث شده است که نیازهای آبی در بخشهای آب شرب، صنعت وکشاورزی افزایش یابد. این شرایط نیاز به اعمال راه کارهایی موثر، برای مدیریت بهینه وکارآمد آب دارد. لذا در این تحقیق مدلی برای تخصیص بهینه منابع آب در بین بخش های کشاورزی، صنعت و خدمات ارائه گردیده است. در بخش کشاورزی تابع تولید هر یک از محصولات تعیین شده است. ...
بیشتر
افزایش روز افزون جمعیت باعث شده است که نیازهای آبی در بخشهای آب شرب، صنعت وکشاورزی افزایش یابد. این شرایط نیاز به اعمال راه کارهایی موثر، برای مدیریت بهینه وکارآمد آب دارد. لذا در این تحقیق مدلی برای تخصیص بهینه منابع آب در بین بخش های کشاورزی، صنعت و خدمات ارائه گردیده است. در بخش کشاورزی تابع تولید هر یک از محصولات تعیین شده است. سپس براساس توابع تولید، سطح زیرکشت، عملکرد محصول و درآمد حاصله از هر محصول، تابع هدف تلفیقی مشخص گردیده است. در بخش صنعت با توجه به این که تقاضای آب، تابعی از میزان محصول، قیمت نهاده آب و قیمت سایر نهاده‌ها می باشد، تابع تقاضای این بخش نیز تعیین گردید. با توجه به ضرورت موجود در بخش خدمات، کل آب مورد نیاز این بخش به طور کامل تخصیص داده شد. سپس با استفاده از الگوریتم تلفیقی ژنتیک- هوش جمعی (GAPSO)، بیشینه سازی تابع هدف و تخصیص بهینه منابع آب بین بخش کشاورزی و صنعت، انجام گردید. با توجه به نتایج تحقیق، قابل ذکر است که استفاده از الگوهای کم آبیاری، تغییر الگوی کشت، حذف سطح زیرکشت بعضی از محصولات و استفاده از منابع آبی بیشتر در حوضه صنعت می تواند در بالا بردن درآمدهای حاصله تا 114(میلیارد ریال) تأثیر گذار باشد. در مجموع با تخصیص بهینه منابع آب بین بخش های مختلف (کشاورزی، صنعت و خدمات) باید بیان نمود؛ می توان درآمدهای حاصله در منطقه کویر مرکزی ایران را تا 56 درصد نسبت به وضعیت فعلی بهبود بخشید که در این صورت، شاهد تحول قابل توجهی در این منطقه خواهیم بود. لذا تغییر در الگوی تخصیص منابع آب در این منطقه امری لازم و ضروری به نظر می آید.
امید بزرگ حداد؛ سارا خسروشاهی اصل؛ محبوبه زارع زاده؛ پوریا جوان
چکیده
امروزه به دلیل تجاوز انسان ها به حریم رودخانه ها و نیز تخریب پوشش گیاهی، خسارات ناشی از وقوع سیل افزایش یافته است. این عوامل سبب می شوند تا علاوه بر افزایش خسارات جانی و مالی، خساراتی نظیر فرسایش خاک در بالادست و رسوب گذاری در پایین دست نیز به وجود آیند. در این تحقیق هدف، ارائه راهکاری به منظور کاهش خسارات ناشی از وقوع سیل با استفاده ...
بیشتر
امروزه به دلیل تجاوز انسان ها به حریم رودخانه ها و نیز تخریب پوشش گیاهی، خسارات ناشی از وقوع سیل افزایش یافته است. این عوامل سبب می شوند تا علاوه بر افزایش خسارات جانی و مالی، خساراتی نظیر فرسایش خاک در بالادست و رسوب گذاری در پایین دست نیز به وجود آیند. در این تحقیق هدف، ارائه راهکاری به منظور کاهش خسارات ناشی از وقوع سیل با استفاده از روش سازه ای و نیز بررسی پهنه سیلاب در اطراف رودخانه ها و بررسی مکان های مناسب برای ایجاد دیواره های حفاظتی در مناطق پرخطر می باشد. به منظور دستیابی به بیشینه سود ناشی از کنترل سیل و نیز کمینه هزینه احداث دایک های حفاظتی از الگوریتم بهینه سازی ژنتیک استفاده شده است. تابع هدف در این تحقیق بیشینه کردن سود طرح می-باشد. مدل برای رودخانه صرم و خورآباد استان قم برای طول تقریباً 10 کیلومتر از رودخانه با دبی حداکثر سیلاب برای دوره بازگشت 50 و 100 ساله به ترتیب برابر با 279 و 332 متر مکعب بر ثانیه اجرا شد. به منظور طراحی دیواره ها از خاکریزهای ذوزنقه ای با شیب ثابت دیواره استفاده شده است. محل و ارتفاع مناسب این دیواره‌ها به نحوی تعیین می شوند که میزان خسارتی که در صورت احداث دایک های حفاظتی به منطقه وارد نخواهد شد منهای هزینه ساخت دایک های حفاظتی بیشینه گردد. در صورت احداث دایک های حفاظتی میزان خسارت وارد شده به منطقه حدود 99 درصد نسبت به شرایط عدم وجود دایک کاهش یافته است.
