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.
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.
حبیب اکبری الاشتی؛ امید بزرگ حداد
چکیده
با توجه به نقش بارز سدها در کنترل و بهره برداری از آب های سطحی، اهمیت استخراج قواعده بهره برداری مناسب در جهت بهره برداری بهینه و پایدار نمایان می گردد. در تحقیق حاضر، با استفاده از روش های بهره برداری برنامه ریزی غیرخطی (NLP)، الگوریتم ژنتیک (GA)، برنامه ریزی ژنتیک (GP) و GP با موقعیت ثابت ژن (FLGGP) در بهره‌برداری بههنگام و در دو رویکرد استخراج ...
بیشتر
با توجه به نقش بارز سدها در کنترل و بهره برداری از آب های سطحی، اهمیت استخراج قواعده بهره برداری مناسب در جهت بهره برداری بهینه و پایدار نمایان می گردد. در تحقیق حاضر، با استفاده از روش های بهره برداری برنامه ریزی غیرخطی (NLP)، الگوریتم ژنتیک (GA)، برنامه ریزی ژنتیک (GP) و GP با موقعیت ثابت ژن (FLGGP) در بهره‌برداری بههنگام و در دو رویکرد استخراج قواعد بهره‌برداری ایستا و پویا با هدف تأمین برق آبی سامانه تک مخزنه کارون3 پرداخته شده است. در رویکرد استخراج قاعده بهره‌برداری ایستا، برای تمامی ماههای سال در دورههای مختلف بهرهبردرای تنها یک منحنی فرمان برای کلیه ماه ها استخراج می‌شود. در حالی که در رویکرد استخراج قاعده بهره‌برداری پویا برای هریک از ماههای سال (12 ماه) منحنی فرمانهای مختص به همان ماه استخراج می‌شود. همچنین از قاعده بهره برداری غیرخطی (NLDR) در استخراج منحنی فرمان استفاده شده و تابع کل کمبود نسبی به عنوان تابع هدف برای ارزیابی عملکرد هریک از روش ها و رویکردها مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج حاکی از کارآیی مناسب روش های GP و FLGGP در استخراج قاعده بهره برداری در هر دو رویکرد مورد بحث می باشد و برتری این دو روش نسبت به روش های بهره برداری NLP و GA به طور متوسط 5 درصد می باشد. همچنین با توجه به نتایج می توان اظهار داشت که در مسائلی که به علت محدودیت های روش GP نمی توان از این روش استفاده نمود، روش FLGGP جایگزین مناسبی برای روش GP به شمار می رود. در مقایسه دو رویکرد استخراج قواعد بهره‌برداری ایستا و پویا، نتایج حاکی از برتری 10 درصد رویکرد استخراج قاعده بهره‌برداری پویا نسبت به رویکرد قاعده بهره برداری ایستا بوده است و این رویکرد از تواناییهای بیشتری در بهره‌برداری بههنگام از سامانه مخازن برخوردار می‌باشد.
نفیسه سیدنژاد گل خطمی؛ سید حسین ثنایی نژاد؛ بیژن قهرمان؛ حجت رضائی پژند
چکیده
تحلیل منطقه ای، ترمیم بارش های مفقود، محاسبه بارش مساحتی، برآورد PMP و الگوهای بارش- رواناب در مقیاس روزانه نیاز اساسی بسیاری از پژوهش های آب و هواشناسی است. روش درون یابی فاصله معکوس پیراسته براساس ریاضیات فازی و الگوریتم ژنتیک (MIDW-F) روشی جدید، کارا و بی نیاز از پیش فرض های پیچیده نظری است. هدف این مقاله به کارگیری این معادله درونیاب ...
بیشتر
تحلیل منطقه ای، ترمیم بارش های مفقود، محاسبه بارش مساحتی، برآورد PMP و الگوهای بارش- رواناب در مقیاس روزانه نیاز اساسی بسیاری از پژوهش های آب و هواشناسی است. روش درون یابی فاصله معکوس پیراسته براساس ریاضیات فازی و الگوریتم ژنتیک (MIDW-F) روشی جدید، کارا و بی نیاز از پیش فرض های پیچیده نظری است. هدف این مقاله به کارگیری این معادله درونیاب جدید برای تامین نیازهای اساسی فوق با واسنجی بارش روزانه حوضه آبریز دشت مشهد است. غربال و نرمال سازی متغیرهای فاصله و ارتفاع انجام شد. سپس تاثیر عملگرهای فازی (بیشینه، کمینه، جمع، ضرب و مجذورمربعات) در بهینه کردن MIDW-F بررسی و الگوریتم ژنتیک برای بهینه سازی پارامترها به کار گرفته شد. تحلیل ها بر روی 215 بارش‌روزانه (49 ایستگاه باران سنج) واسنجی و تحلیل شد. نتایج نشان داد که عملگر کمینه بهترین عملگر (سهم 58%)، ضرب (سهم 35%) و مجموع سهم سه عملگر دیگر 6% است. مقایسه MIDW-F با سه روش مرسوم دیگر (میانگین حسابی، چندضلعی تیسن و فاصله معکوس معمولی) نشان داد که خطاهای منطقه ای بارش روزانه با MIDW-F به طور چشم گیری کاهش می یابد. بیشترین معدل مجموع مجذورات خطای منطقه ای (RMSE) مربوط به روش میانگین حسابی 48/37 (با بیشترین45/90، کمترین 76/5، واریانس 8/686 و ضریب تغییرات 7/0) و کمترین معدل RMSE مربوط بهMIDW-F ، 78/31 (با بیشترین 67/56، کمترین 6/4 ، واریانس 92/340 و ضریب تغییرات 58/0) است. پهنه بندی بارش روزانه در دو تاریخ 2/1/1388 و 4/12/1388 و با دو روش MIDW-F و IDW انجام و مقایسه شد. نتایج نشان داد که پهنه بندی با MIDW-F جزئیات بیشتری ارائه کرد. بنابراین کاربرد این روش برای درونیابی بارش روزانه در یک منطقه همگن پیشنهاد می شود.
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.
جابر سلطانی؛ علیرضا مقدم نیا؛ جمشید پیری؛ جواد میرمرادزهی
چکیده
امروزه تخمین صحیح تبخیر به عنوان یکی از عناصر مهم چرخه هیدرولوژی، نقش مهمی را در توسعه پایدار و مدیریت بهینه منابع آب کشورهای مواجه با بحران آب می‌تواند ایفاء کند. تاکنون روش ها و فرمول های تجربی فراوانی در زمینه برآورد فرایند غیر خطی و پیچیده تبخیر روزانه از تشت ارائه شده که با عدم قطعیت می باشد و از دقت بالایی برخوردار نبوده و همچنین ...
بیشتر
امروزه تخمین صحیح تبخیر به عنوان یکی از عناصر مهم چرخه هیدرولوژی، نقش مهمی را در توسعه پایدار و مدیریت بهینه منابع آب کشورهای مواجه با بحران آب می‌تواند ایفاء کند. تاکنون روش ها و فرمول های تجربی فراوانی در زمینه برآورد فرایند غیر خطی و پیچیده تبخیر روزانه از تشت ارائه شده که با عدم قطعیت می باشد و از دقت بالایی برخوردار نبوده و همچنین دسترسی به تمام پارامترهای ورودی آنها مشکل و یا اندازه‌گیری آنها محتاج صرف هزینه و زمان زیادی می‌باشند. در این تحقیق کارایی دو مدل غیر خطی NN-ARX و ANFIS جهت برآورد تبخیر روزانه از تشت در شرایط اقلیمی خشک و گرم (ایرانشهر)، خشک و گرم ساحلی (چابهار) و اقلیم نیمه خشک و معتدل گرم (سراوان) مورد ارزیابی قرار گرفته است. از بین پنج پارامتر ورودی شامل سرعت باد، درجه حرارت، رطوبت نسبی، فشار و ساعات آفتابی در دوره 5 ساله از ابتدای مهر 1384 تا انتهای اسفند 1389، بهترین ترکیب ورودی مدل با استفاده از الگوریتم ژنتیک آزمون گاما (GA-GT) برای هر یک از ایستگاههای سینوپتیک واقع در این مناطق انتخاب گردید. سپس با استفاده از مدل های NN-ARX و ANFIS، تبخیرروزانهازتشت برآورد شد. با بکارگیری معیارهای آماری شامل R2، RMSEو MAE، کارایی مدل ANFIS با 3 تابع عضویت نوع گوسی و مدلNN-ARX برای هر یک از ایستگاه های سینوپتیک منتخب ارزیابی گردید. نتایج حاصله نشان می دهد که دقت مدل ANFIS نسبت به مدل NN-ARX در برآورد تبخیر روزانه از تشت در شرایط اقلیمی خشک و گرم بلوچستان مورد بررسی بیشتر است.
محبوبه آقاجانی؛ مریم نوابیان
چکیده
آب یکی از نهاده‌های اصلی کشت برنج محسوب می‌شود. هدف اساسی مدیریت‌های نوین آبیاری برنج، افزایش بهره‌وری آب مصرفی و صرفه‌جویی آب در اراضی شالیزاری می‌باشد. در این تحقیق، به منظور بهینه‌سازی مدیریت آبیاری تناوبی متناسب با نیاز آبی مراحل مختلف رشد گیاه برنج، یک مدل شبیه‌سازی- بهینه‌سازی ارائه شده است که قادر به حداکثرسازی نمایه ...
بیشتر
آب یکی از نهاده‌های اصلی کشت برنج محسوب می‌شود. هدف اساسی مدیریت‌های نوین آبیاری برنج، افزایش بهره‌وری آب مصرفی و صرفه‌جویی آب در اراضی شالیزاری می‌باشد. در این تحقیق، به منظور بهینه‌سازی مدیریت آبیاری تناوبی متناسب با نیاز آبی مراحل مختلف رشد گیاه برنج، یک مدل شبیه‌سازی- بهینه‌سازی ارائه شده است که قادر به حداکثرسازی نمایه بهره‌وری تعرق، آب آبیاری و تبخیر-تعرق می‌باشد. عمق آب در هر نوبت آبیاری در مراحل استقرار، پنجه‌زنی، زایشی و رسیدگی و دوره تناوب آبیاری به عنوان متغیرهای تصمیم انتخاب شدند. شبیه‌سازی مراحل رشد گیاه، با استفاده از مدل هیدرولوژیکی کشاورزی SWAP و حل مدل بهینه‌سازی برای حداکثر نمودن بهره‌وری، به روش الگوریتم ژنتیک انجام شد. در نهایت، مقادیر بهینه بهره‌وری آب آبیاری، تعرق و تبخیر- تعرق به ترتیب 60/1، 90/2 و 33/1 کیلوگرم در متر مکعب بدست آمدند. پس از بررسی شاخص‌های بهره‌وری بهینه آب، به دلیل اعمال دور آبیاری متناسب با شبکه آبیاری سفیدرود و سهولت اندازه‌گیری آب ورودی، شاخص بهره‌وری آب آبیاری از میان شاخص‌های تعیین بهره‌وری آب مناسب‌تر تشخیص داده شد. نتایج حداکثرسازی شاخص بهره‌وری آب آبیاری نشان داد که عمق آب آبیاری 51، 29، 39 و 11 میلی‌متر به ترتیب در مراحل استقرار، پنجه‌زنی، زایشی و رسیدگی با دوره تناوب 8 روز منجر به بهبود بهره‌وری آب مصرفی برای برنج رقم هاشمی اراضی شالیزاری رشت می‌شود. نتایچ بهینه‌یابی نشان‌دهنده برتری آبیاری تناوبی بهینه در مقایسه با آبیاری غرقاب برنج است.
