فهرست مطالب

مهندسی منابع آب - پیاپی 33 (تابستان 1396)

فصلنامه مهندسی منابع آب
پیاپی 33 (تابستان 1396)

  • تاریخ انتشار: 1396/07/10
  • تعداد عناوین: 8
|
  • بهرام سامی کشکولی، مهدی بهرامی* صفحات 1-12
    با افزایش جمعیت و کمبود منابع کارمایه، استفاده و بهره وری بهینه از منابع مزبور از اهمیت خاصی برخوردار است. از جمله این منابع، کارمایه برق است که در ایستگاه های آبکشی نقشی اساسی را ایفا می کند. گاهی طولانی بودن مسیر انتقال آب و یا اختلاف ارتفاع زیاد در طول مسیر، ایجاب می کند که ایستگاه های آبکشی به صورت متوالی طراحی گردند. با تعیین برنامه ی زمانی مناسب بهره برداری از تلمبه های یک سامانه ی انتقال آب می توان صرفه جویی قابل توجهی را در هزینه ی کارمایه ی مصرفی ایجاد کرد. در این پژوهش برنامه ی بهره برداری از یک تلمبه به صورت رشته ای از مقادیر صفر و یکی به گونه ای تعریف شد که هر یک از خانه های این رشته وضعیت روشن یا خاموش بودن آن تلمبه را در یک دوره ی زمانی به خصوص نشان دهد. مسئله ی تعیین برنامه ی بهره برداری بهینه تلمبه ها به صورت تعیین بهترین رشته ی صفر و یکی شناسه شد. یک شبیه بهینه سازی- شبیه سازی، مبتنی بر الگوریتم ژنتیک برای مسئله ی تعیین برنامه ی بهره برداری بهینه از تلمبه ها ارائه گردید. در این شبیه الگوریتم ژنتیک در محیط MATLAB با بخش هیدرولیکی نرم افزار EPANET 2، به عنوان مرجعی از فرامین و اطلاعات تلفیق شد. از شبیه پیشنهادی برای تعیین برنامه ی بهینه ی بهره برداری از سامانه ی انتقال آب از آبگیر سد درودزن به شهر شیراز، و در یک روز معمولی استفاده شد. نتایج نشان دادند که هزینه ی کل کارمایه ی مصرفی در حالت بهره برداری بهینه 29 درصد کمتر از هزینه ی متوسط برق مصرفی در یک روز میانگین است. مقایسه ی برنامه ی بهینه ی بهره برداری استخراج شده با نتایج پژوهش های پیشین، و همچنین شرایط بهره برداری عادی، توانایی شبیه را نشان می دهد.
    کلیدواژگان: بهینه سازی، هزینه ی کارمایه، بهره وری بهینه، EPANET 2
  • سعیده سامانی*، اصغر اصغری مقدم صفحات 13-22
    اکیوپرو یک شیوه برای ارزیابی توان آلودگی آبخوان با استفاده از اطلاعات چاه ها می باشد. روش اکیوپرو یک سامانه وزن دهی برای امتیاز دهی به توان آلودگی آبخوان می باشد. این روش از اطلاعات عمق برخورد به آب در چاه، ضخامت لایه های رسی، و لایه های که به طور جزئی دارای رس هستند، برای ایجاد امتیاز توان آلودگی استفاده می کند. در این روش حفاظت آبخوان در برابر آلودگی با افزایش امتیاز اکیوپرو، فزونی می یابد و از توان آلودگی آب کاسته می شود. در این مطالعه از اطلاعات اطلاعات 30 حلقه چاه اکتشافی و فشارسنج، به همراه نتایج تجزیه شیمیایی غلظت نیترات در 30 حلقه چاه واقع در آبخوان دشت عجب شیر، در استان آذربایجان شرقی، استفاده گردیده است. از لحاظ نظری، مناطقی با امتیاز کمتر اکیوپرو نسبت به مناطقی با امتیاز بالاتر با کاربری زمین و تراکم چاه و ساختار یکسان، باید آلودگی آب زیرزمینی بیشتری داشته باشند. امتیاز اکیوپرو با رویداد غلظت نیترات در آب زیرزمینی مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان می دهند که چاه هایی با غلظت بالاتر نیترات امتیاز اکیوپرو کمتری را نشان می دهند. غلظت متوسط نیترات درون هر طبقه بندی با امتیاز نسبی اکیوپرو نیز مقایسه گردید. نتایج نشان دادند که با افزایش امتیاز نسبی اکیوپرو (r2 = 0.97)، میانگین غلظت نیترات نیز افزایش می یابد، بنابراین مقایسه امتیاز آسیب پذیری اکیوپرو با توزیع غلظت های اندازه گیری شده نیترات، و مقایسه بین متوسط غلظت نیترات در هر طبقه بندی و امتیاز نسبی توان آلودگی اکیوپرو صحت و اعتبار روش اکیوپرو در منطقه را تایید می کند.
    کلیدواژگان: توان آلودگی، فروشست کودهای شیمیایی، روش اکیوپرو
  • نادر برهمند * صفحات 23-36
    جریان چگال می تواند طی یک پرش هیدرولیکی به صورت سریع از جریان فوق بحرانی به زیر بحرانی تغییر وضعیت دهد. چنین پدیده ای پرش چگال نام دارد. پرشهای هیدرولیکی ایجاد شده در جریانهای چگال (پرشهای چگال)، نقش مهمی در تغییرات خصوصیات جریان چگال، و همچنین سیال محیطی (همانند مقدار سرعتها و غلظتها) دارند. در این مقاله، پرش چگال با در نظر گرفتن زبری بستر، و نیز اختلاط سیال محیطی با جریان، مورد مطالعه تحلیلی قرار گرفت و معادله ای جامع به منظور محاسبه ی نسبت عمقهای مزدوج پرش به دست آمد، که تابعی از عدد فرود چگالی بالادست پرش، نسبت اختلاط و نیز زبری نسبی می باشد که قابل کاربرد برای هر دو حالت بستر صاف و زبر است. علاوه برآن، معادلاتی جهت محاسبه ی حداکثر نسبت اختلاط، حداقل عدد فرود چگالی در مقطع ماقبل پرش، و همچنین حداکثر زبری نسبی، ارائه شده اند. لازم به ذکر است که این مقادیر حدی، متناظر با حداقل مقدار ممکن نسبت عمقهای مزدوج می باشند. نشان داده شد که با افزایش زبری بستر، علاوه بر کاهش نسبت عمق مزدوج ، ناحیه ی غلتان پرش نیز کوچکتر می شود. ضمنا با افزایش نسبت اختلاط، نسبت عمقهای مزدوج، ممکن است ابتدا افزایش یافته، و سپس کاهش یابد، یا اینکه کلا یک منحنی نزولی باشد. نهایتا، رابطه ای جهت تعیین حداقل ارتفاع مانع نفوذناپذیر به صورت تابعی از نسبت عمقهای مزدوج به دست آمد.
    کلیدواژگان: پرش چگال، سيال محيطي، زبري نسبي، نسبت اختلاط و عدد فرود چگالي
  • محمود ذاکری نیری*، فرزاد میلانیان، عطالله نجفی جیلانی صفحات 37-48
    در این مقاله، با استفاده از شبیه سازی به بررسی اثر عرض سکو(B)، بر بالارویموج( ) روی موج شکن های سکویی پرداخته شده است. این شبیه سازی در محیطFlow-3Dانجام شده است. Flow-3Dتلفیقی از نرم افزارهایاتوکد(CAD) و پویائی سیالات محاسباتی(CFD)است.پویائی سیالات محاسباتی علمی است که به مطالعه ی عددی پدیده های موجود در زمینه ی سیالات می پردازد. نتایج عددی نشان داد، که روش شبیه سازی می تواند نتایج دقیقی را برای بالاروی موج از موج شکن های سکویی ارائه کند.متغیرهای اصلی در این شبیه سازی: عرض سکو، زاویه شیب جلویی موج شکن، دوره ی تناوب و ارتفاع موج برخوردی، و عمق سطح ایستایی می باشند. در کل 350 شبیه سازی برای پوشش تاثیر این فراسنج ها انجام شده است. نشان داده شد که با افزایش 45% عرض سکو، بالاروی موج از موج شکن سکویی 36% کاهش می یابد؛فراسنج سازه ای عرض سکو، در فراسنج های هیدرولیکی از جمله بالاروی موج،بسیار تاثیر گذار است؛ و با توجه به افزایش عرض سکو، بالاروی موج کاهش می یابد.همچنین، مقدار بالاروی موج از موج شکن سکویی با افزایش 67% ارتفاع و 53% پریود موج،به ترتیب 53% و 36% افزایش می یابد.
    کلیدواژگان: بالاروی موج، موج شکن سکویی، شبیه سازی عددی، Flow-3D
  • مهدی اسدی آقبلاغی*، پری ملکی، داود محققیان، محمدرضا نوری امامزاده ای صفحات 49-60
    بررسی اثر نوسانهای جزر و مد دریا در آبخوان ساحلی موضوعی است که مورد توجه بسیاری از محققان بوده است. در این مقاله یک راه حل عددی برای سامانه ی آبخوان چندلایه ای غیر همگن توسعه داده شده است. این سامانه ی آبخوان شامل یک آبخوان آزاد در بالا یک آبخوان نیمه محصور در پائین،و یک لایه ی نیمه تراوا در بین آنها می باشد. این آبخوان ساحلی از دو سمت بین دو ساحل دریا، که به موازات یکدیگر قرار گرفته اند، محصور می باشد. نتایج نشان دادند که دامنه ی نوسانها در آبخوان آزاد با افزایش نشت افزایش می یابد، اما نوسانها در آبخوان نیمه محصور با افزایش نشت کاهش پیدا می کند. به علاوه، نتایج حاصل بر پایه ی حل تحلیلی افزایش فراسنج بدون بعد ضریب ذخیره در آبخوان آزاد باعث کاهش نوسانهای سطح آب می شود، درصورتی که نوسانهای آب زیرزمینی در آبخوان محصور با تغییر فراسنج بدون بعد ضریب ذخیره تقریبا ثابت می ماند. همچنین، افزایش فراسنج بدون بعد ضریب انتقال در آبخوان های آزاد و نیمه محصور باعث افزایش نوسانهای سطح آب شده است. تغییرات سطح آب نسبت به زمان نشان می دهد که زمان تاخیر در آبخوان آزاد تغییر قابل توجهی نداشته، و برای آبخوان نیمه محصور نسبت به آبخوان آزاد کمتر است. مقایسه ی بین حل عددی و حل تحلیلی نشان داد بین این دو اختلاف ناچیزی وجود دارد.
    کلیدواژگان: نشت، آبخوان آزاد، آبخوان نیمه محصور، لایه ی نیمه تراوا، جریان یک بعدی
  • سید محمد حسینی موغاری *، امید بزرگ حداد صفحات 61-72
    امروزه با افزایش نیازهای آبی، تعادلی بین عرضه و تقاضای آب در اکثر مناطق کشور وجود ندارد. از این‏رو، مدیریت صحیح آب و استفاده بهینه از منابع آب موجود، امری اجتناب ناپذیر است. از این رو، استفاده از روش های بهینه سازی در این زمینه می تواند مفید واقع شود. روش های بهینه سازی تکاملی از جمله روش های مورد نظر در این زمینه می باشند که عملکرد مناسب آنها بسیار گزارش شده است. الگوریتم بهینه سازی مبتنی بر جغرافیای زیستی (BBO) الگوریتم تکاملی جدیدی است، که عملکرد و کارایی آن در چندین مسئله بهینه سازی به اثبات رسیده است. هدف از این پژوهش بررسی کارایی BBO برای اولین بار در مدیریت منابع آب است. ابتدا BBO در یافتن نقاط بهینه برای سه تابع معیار در بهینه سازی، شامل تابع کره، روزنبراک و بوکین6 مورد استفاده قرار گرفت، سپس از BBO در بهره برداری بهینه از مخزن کارون4 با هدف برقابی بهره برداری گردید. به منظور ارزیابی کارایی BBO، از الگوریتم ژنتیک (GA) و برنامه ریزی غیرخطی (NLP) نیز در این مسائل استفاده شد. نتایج مربوط به توابع معیار نشان دادند که BBO در یافتن نقاط بهینه هر سه تابع بهتر از GA عمل نموده، و با دقت بالایی به جواب بهینه نزدیک شده است. در بهره ورری از مخزن کارون4 نیز نتایج حاکی از کارایی BBO در استخراج سیاست های بهینه بهره برداری بود، به نحوی که مقدار تابع هدف حاصل از BBO در بهترین عملکرد برابر با 223/1، و برای GA برابر با 535/1 به دست آمده است. همچنین، جواب بهینه مطلق حاصل از NLP برای این مسئله 213/1 بوده است.
    کلیدواژگان: الگوریتم های تکاملی، بهینه سازی، بهینه سازی مبتنی بر جغرافیای زیستی، بهره برداری از مخزن
  • محمود رضا شقاقیان* صفحات 73-82
    در میان پدیده های مختلف چرخه ی آبشناسی، بارندگی به عنوان یکی از مهمترین آن ها شناخته می شود. برداشت صحیح از آمار در این زمینه به وسیله ی مجموعه ی ایستگاه های پایش باران (شبکه ی پایش)، کمک مهمی به شبیه سازی این پدیده و برنامه ریزی های مربوط به حوضه ی آبخیز می کند. از این رو طراحی یک شبکه ی پایش مناسب بارندگی در منطقه، شامل تعداد ایستگاه های بهینه را می توان از اولویت های هر مطالعه ی آبشناسی دانست. شاخص های مختلفی در انعکاس دقت و حجم اطلاعات برداشت شده از شبکه ی پایش استفاده می گردد، که یکی از پرکاربردترین آنها ورگشت می باشد. در مطالعات گذشنه با فرض بهنجار بودن آمار بارندگی، از معادلات منطبق با این توزیع آماری استفاده گردیده که نبودن این فرض، می تواند به عدم دقت لازم نتایج منجر گردد. با توجه به عدم دقت به این مساله در مطالعات گذشته، در این تحقیق روش نگاشت داده های اولیه با استفاده از تبدیل باکس-کاکس با فراسنج های بهینه، به منظور اطمینان استفاده از فرض توزیع آماری بهنجار، پیشنهاد گردیده است. بدین منظور با طراحی یک نمایشنامه، داده های ماهانه مربوط به 24 ایستگاه پایش بارندگی استان فارس که دارای توزیع آماری غیر بهنجار می باشند، بهنجار گردیده و بعد از آن شبیه سازی های مرسوم طراحی شبکه های پایش با استفاده از مفهوم ورگشت برای این داده ها استفاده قرار گرفته است. علاوه بر آن، طراحی شبکه ی بارانسنجی با استفاده از روش های متداول نیز به منظور مقایسه با روش پیشنهادی، انجام پذیرفته است. نتایج به دست آمده نشان می دهند که نرخ رشد ورگشت با افزایش تعداد ایستگاه ها در حالت داده های بهنجار شده کاهش می یابد، در حالی که در روش متداول طراحی این نرخ ثابت می باشد. علاوه بر آن اولویت ایستگاه های انتخابی در روش های مطرح شده تغییر نموده است.
    کلیدواژگان: طراحی شبکه پایش باران، توزیع بهنجار، ورگشت، تبدیل باکس- کاکس
  • ام البنین پودینه، معصومه دلبری* صفحات 83-100
    در این تحقیق برخی روش های میان یابی برای تخمین عمق آب زیرزمینی دشت ایرانشهر- بمپور در سه مقطع زمانی 1382، 1386 و 1391 در ماه های اردیبهشت و مهر مورد ارزیابی قرار گرفتند. داده های عمق آب مربوط به 42 تا 48 حلقه چاه موجود در سطح دشت بودند. روش های مورد استفاده شامل کریجینگ معمولی (OK)، کریجینگ عام (UK)، وزن دهی عکس فاصله (IDW)، توابع پایه شعاعی (RBF) و چند جمله ای محلی (LPI) بودند. برای ارزیابی عملکرد روش ها، از فن اعتبارسنجی متقابل و معیارهای آماری ضریب تبیین (R2)، جذر میانگین مربعات خطا (RMSE)، و میانگین انحراف خطا (MBE) استفاده شد. نتایج تحلیل آماری حاکی از بالا بودن واریانس و ضریب تغییرات عمق آب زیرزمینی و افزایش متوسط عمق آب در طی سال های گذشته، بویژه از سال 1382 تا 1386 به دلیل وقوع خشکسالی بوده اند. برای تشخیص روند از ترسیم نیم تغییرنمای جهت دار عمق آب زیرزمینی در هر دوره استفاده شد. روش UK با مدل کردن رویه روند با استفاده از چندجمله ای های درجه 1 و 2 و مقایسه مدل های مختلف نیم تغییرنما مورد ارزیابی قرار گرفت. بر اساس نتایج ارزیابی متقابل از بین روش های زمین آماری (OK و UK)، روش OK برای سال های 82 و 91 با مدل نیم تغییرنمای کروی، و روش UK با مدل نیم تغییرنمای J-bessel و درجه روند 2 و 1 به ترتیب برای اردیبهشت و مهر 86 بالاترین دقت را داشتند. از طرفی، نتایج ارزیابی متقابل، نشان دادند که از بین تمامی روش های میان یابی به کار گرفته شده، روش قطعی LPI با RMSE برابر با 94/6، 87/5 و 65/8 متر به ترتیب برای اردیبهشت ماه سال های 1382، 1386، و 1391 و 86/6، 54/6 و 68/8 متر به ترتیب برای مهرماه سال های 1382، 1386 و 1391 بهترین روش میان یابی بوده است. نقشه های پهنه بندی به دست آمده حاکی از افت سطح آب زیرزمینی، و وقوع بحران آب در سال های اخیر در سطح منطقه می باشد، بنابراین، به منظور استفاده بهتر از منابع آب و دسترسی به کشاورزی پایدار در منطقه، بایستی راهکارهای مدیریتی از جمله کنترل برداشت، تغییر الگوی زراعی و دگرگونی روش های آبیاری در نظر گرفته شوند.
    کلیدواژگان: تخمین، عمق آب زیرزمینی، روند، کریجینگ معمولی، کریجینگ عام، میان یاب قطعی، ArcGis
|
  • Bahram Sami Kashkooli, Mehdi Bahrami * Pages 1-12
    Population growth and shortage of energy warrant optimal utilization of our limited resources. Pumping stations typically run on electrical energy and economical use of the energy is desirable. Serial pumping stations are often required when the pipeline is long, or when the designed pumping head is too large to be handled by the existing single pumps. The greatest energy price reduction can be obtained by careful scheduling of pumping operation. Here, a pump operation schedule is represented as a string of binary values with each bit representing pump on/off status during a particular time interval, and pump optimal scheduling problem is coded as a problem of finding the best binary string, which results in the least energy price. In this study, a GA (genetic algorithms) based simulation-optimization model has been developed for the optimal scheduling of serial pumping stations. The model integrates GA optimizer and EPANET 2 hydraulic network solver in MATLAB. The proposed model is applied to find the optimal pump operation schedule of the Shiraz water conveyance system from the Doroudzan Reservoir in an ordinary day of the year. The results showed that the total energy cost in the optimal operation was 29% less than average in an ordinary day. Comparison between the optimal operation program and the previous studies indicated the model’s robustness.
    Keywords: optimization, energy cost, Optimal Operation, EPANET 2
  • Saeideh Samani *, Asghar Asghari Moghaddam Pages 13-22
    The AQUIPRO method was used to assess aquifer vulnerability using the operating water well logs. The AQUIPRO model is a parameter/factor weighting system for rating the pollution potential of aquifers. This method uses the water depth in well, as well as the clay and partial clay thickness in a well, to generate pollution potential scores. In this model, aquifer protection increases as the AQUIPRO vulnerability scores increase and ground water pollution potential decreases. Logs of 30 wells with chemical analyses of nitrate concentrations in these wells were used to determine the ground water pollution potential of Ajabshir Aquifer, East Azerbaijan. Theoretically, low AQUIPRO pollution potential scores should have more frequent occurrences of ground water contamination events than areas with high AQUIPRO scores with similar land-use, well construction, and well densities. The relative AQUIPRO scores were compared with the nitrate concentration in ground water. The results indicated that wells containing more nitrate showed a decrease of AQUIPRO vulnerability scores. The average nitrate-N concentrations within each relative AQUIPRO vulnerability scores category were also compared. The results indicated that as the relative AQUIPRO (R2 = 0.97) vulnerability scores increase, the mean nitrate concentrations also increase. Accordingly, comparison of the AQUIPRO method with the distribution of nitrate, and comparison of average nitrate concentrations in the every classification and relative AQUIPRO vulnerability scores confirmed the accuracy and validity of the method in the region.
    Keywords: Pollution potential, leaching of chemical fertilizers, AQUIPRO method
  • Nader Barahmand * Pages 23-36
    Density current is produced due to a density contrast with the ambient fluid. This density difference can result from dissolved solids, suspended materials, temperature, etc. Density jumps significantly influence the characteristics of the gravity currents and the ambient fluid (e.g., velocities and concentrations). In this paper, the density jump is studied analytically by considering the bed roughness and entrainment ratio. For both smooth and roughened beds, a generalized relationship was obtained for estimating the conjugate depth ratio as a function of the upstream densimetric Froude number, the entrainment ratio, and the relative roughness. Moreover, various equations for calculating the maximum possible value of the relative roughness, the minimum possible value of the prejump densimetric Froude number, and the maximum possible value of the relative roughness were proposed. The minimum possible value of the conjugate depth ratio was determined. It was found that both the conjugate depth ratio and the length of the roller zone decrease as the bed roughness increases. Moreover, as the entrainment ratio increases, the ratio may also decrease, or may initially increase and then decrease. Finally, a relationship was obtained for estimating the minimum possible value of the obstacle height as a function of the conjugate depth ratio.
    Keywords: Density jump, ambient fluid, relative roughness, entrainment ratio, densimetric Froude number
  • Mahmoud Zakeri Niri *, Farzad Milanian Pages 37-48
    Armoured breakwaters are important hydraulic structures as they protect the non-rocky against erosion. As the berm width affects the run-up height, therefore, its determination is of almost importance. It is interesting to note that most researchers have studied the berm recession thus ignoring the wave run-up. Therefore, this study enhances our understanding of these vital structures. As a whole, 350 numerical models were developed to investigate the relationships of the linear wave run-up over the armoured breakwaters to the berm width employing the Flow-3D software. The main variables in this study were berm width, wave height, wave period, the seaside slope of the breakwater, and the distance to the static water surface. It was observed that the numerical results were close to those of the analytical results with a correlation coefficient of 96%. A 45% increase in the berm width decreased the wave run-up height by 36%. Furthermore, a 67% increase in the wave height resulted in a 53% increase in the wave run-up height, and a 53% increase in the period resulted in a 36% increase in the wave run-up height. To sum up the stability, an optimum performance of breakwaters is determined by their berm widths.
    Keywords: Wave run-up, Berm breakwater, Numerical modeling, Flow-3D
  • Mahdi Asadi-Aghbolaghi *, Pari Maleki, Davood Mohagheghiyan, Mohammad Reza Noori-Emamzadeyi Pages 49-60
    Tide induced head fluctuation has been considered by many researchers in coastal areas. In this paper, a numerical solution has been developed for an inhomogeneous multi-layered aquifer. This aquifer system comprises an unconfined aquifer on the top, a semi-confined aquifer at the bottom, and an aquitard between them. This coastal aquifer is bounded by coast in longitudinal direction; the coastal boundaries are parallel to each other. The results showed that the amplitude of unconfined aquifer head increases with increase of leakage, however, the amplitude of head fluctuation decreases in the semi-confined aquifer. In addition, the results of analytical solution, the head fluctuation in unconfined aquifer decreases with increase of dimensionless storage coefficient, however, it is almost constant in confined aquifer. Also, increase of dimensionless transmissivity increases the groundwater head fluctuation in both aquifers. Temporal head fluctuation illustrated that time lag has not significant changes, and is greater for semi-confined aquifer with respected to confined aquifer. Comparison between numerical and analytical solutions showed that there is little difference between.
    Keywords: Leakage, Unconfined aquifer, Semi-confined aquifer, Aquitard, One dimensional flow
  • Seyed Mohammad Hosseini-Moghari *, Omid Bozorg-Haddad Pages 61-72
    Nowadays, along with an increase in water needs, there is no balance between water demand and water supply in most regions of the country. Therefore, planning an appropriate policy to strike a balance between a declining water supply and an increasing demand to prevent a crisis is of utmost importance. The use of optimization methods in this context can be useful. Evolutionary algorithm methods are known as appropriate methods in this regard, and their suitable performance have been reported. Biogeography-based optimization (BBO) is a new evolutionary algorithm which its high performance in some aspects has been proved. The main objective of this study was to assess the performance of BBO in water resources management for the first time. Firstly, BBO was used for finding optimal points of three benchmark function including Sphere, Rosenbrock, and Bukin6; secondly, it was applied for an optimal operation of the Karon4 Reservoir with the aim of hydropower generation. In order to evaluate the performance of BBO, in addition to this method, the genetic algorithm (GA) and the nonlinear programming (NLP) were employed. The results of benchmark function showed that BBO delivered a better performance than the GA in finding the optimal points of three functions. Moreover, BBO reached an optimal solution with a higher degree of accuracy. In operation of the Karon 4 Reservoir, the results also indicated the high efficiency of BBO in extracting optimal operational policies in such circumstances; the objective function value of BBO at the best performance was 1.223, and, that for GA was 1.535. Furthermore, the global optimal solution obtained from NLP for this problem was 1.213.
    Keywords: Evolutionary Algorithm, optimization, biogeography-based optimization, operation of reservoir
  • Mahmood Reza Shaghaghian * Pages 73-82
    Precipitation is known as one of the most important factors in a hydrologic cycle. Hence, an accurate knowledge of rainfall data, which are usually gathered through a group of rain gauges, is necessary for any hydrologic simulation on a watershed. Therefore, a rain gauge network design, including determination of an optimum number of stations, is one of the fundamental concerns in any hydrologic study. Several indexes are employed to express accuracy of a rain gauge network. Among the indexes, entropy is one of the well-used concepts, which is utilized to assess the accuracy of the data collected by any rain gauge network. In earlier studies, entropy-based equations were used assuming normality of rainfall data. This assumption may have led to inaccuracy in results. In this study, the validation of the supposition was checked by the actually observed (non-normal) monthly precipitation data of 24 rain gauges in the Province of Fars, Iran. A traditional rain gauge network design based on the entropy concept and the actually observed data was used. The designed network compared with a procedure in which the Box-Cox transformation is used to normalize primary data. The results indicate that the priority of selected stations changes drastically, and entropy growth rate decreases, as the number of the rain gauge stations whose transformed data are used increased.
    Keywords: Rain gauge network design, normal distribution, entropy, Box-Cox transformation
  • Omlbanin Podineh, Masoomeh Delbari * Pages 83-100
    In this study, some interpolation methods were evaluated for estimating groundwater depth in the Iranshahr- Bampour Plain during 2003, 2007 and 2012 in the months of May and October. Data used belonged to 42- 48 wells scattered across the study area. The methods used contained geostatistical approaches of Ordinary Kriging (OK) and Universal Kriging (UK), and deterministic approaches of Inverse Distance Weighting (IDW), Radial Basis Function (RBF) and Local Polynomial Interpolation (LPI). The performance of the prediction methods was evaluated through cross-validation with comparison criteria of determination coefficient (R2), root mean square error (RMSE) and mean bias error (MBE). The statistical analysis showed a high variance and coefficient of variation of groundwater depth and an increase in the average depth to groundwater during bygone years especially during 2003-2007 period. Directional semivariograms were calculated to find out the drift direction. UK method, with the first and second-order polynomials as drift, and different semivariogram models was examined. According to cross-validation results, the best geostatistical method for estimating groundwater depth was OK (with spherical semivariogram) for 1382 and 1391, and UK with J-bessel semivariogram model and second and first drift orders, respectively, for May and October 2007. Moreover, the cross-validation results indicated that LPI, with RMSE equal to 6.94, 5.87 and 8.65 m, respectively, for May 2003, 2007 and 2012, and 6.86, 6.54 and 8.68 m, respectively, for October 2003, 2007 and 2012 is the best method of interpolation among others. The generated maps of groundwater depth revealed a drop in depth to groundwater; therefore, an occurrence of water crisis over the study region during the recent years. Therefore, it is necessary to consider some management scenarios including exploitation control and alteration of crop pattern and irrigation systems for an optimum use of water resources and achieving a sustainable agriculture across the region.
    Keywords: Groundwater depth, estimation, trend, ordinary Kriging, universal kriging, deterministic interpolator, ArcGis