به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت
فهرست مطالب نویسنده:

جمال محمدولی سامانی

  • محمدحسین حسن پور زودبنه*، جمال محمد ولی سامانی

    برنامه ریزی های راهبردی که در قالب اسناد بالادستی به تصویب مراجع ذی صلاح می رسند، نشانگر مناسبی برای بیان سیاست های هر کشوری هستند. با بررسی بخشی از آنها، راهبرد های کشور مربوط به امنیت آب و غذا را می توان دریافت. برای بررسی موضوعات اشاره شده بیش از 50 سند در سه حوزه اصلی آب، محیط زیست و کشاورزی شناسایی شد. مجموع اسناد احصاء شده، شامل اسناد بالادستی در حوزه آب و کشاورزی بودند و بطور صریح یا غیرصریح به امنیت غذا و آب مربوط می شدند. با استفاده از تحلیل کمی فراوانی و نتایج به دست آمده از آن مورد بررسی گرفتند. ابتدا اسناد بالادستی احصاء شده به 4 محور، 14زیرمحور و 36 مولفه تقسیم شد. سپس میزان تکرار آنها در اسناد معرفی شده ارزیابی گردید و دریافت شد. بالاترین میزان توجه سیاست گذار به ترتیب به محور "سیاسی- اداری- حقوقی" و محور "اجتماعی- اقتصادی" بوده است. با استفاده از تحلیل فراوانی بخش هایی که از نظر قانون و سیاست گذار حائز اهمیت بوده است دریافت شد. در ادامه با نتایج بدست آمده از بخش مذکور چگونگی توجه قانون گذار و سیر تحولات در زمان در راهبردها مورد بررسی قرارگرفت، که از سه دوره زمانی؛ (الف) اول 1358-1380، (ب) دوم 1381-1390 و (ج) سوم 1391-1400 تشکیل شده است. روند تغییرات میزان توجه قانون و سیاست گذار به محورهای مورد بررسی را نشان می دهد. در این سیر زمانی توجه سیاست و قانون گذاران از یک محور خاص (سازمانی اداری حقوقی) به توجه یکنواخت و یک اندازه به کلیه محورهای مورد بررسی تغییر کرده که این امر نشان دهنده تحول مثبت در امر سیاست گذاری منابع آب و کشاورزی (غذا) است.

    کلید واژگان: اسناد بالادستی, امنیت غذا, امنیت آب, تحلیل فراوانی
    MohammadHossein Hassanpour Roudbeneh *, Jamal Mohammad Vali Samani

    Strategic plans approved by the competent authorities in the form of upstream documents are a suitable indicator for expressing the policies of any country including the country's strategies related to water and food security. In this research more than 50 documents were identified in the three main areas of water, environment and agriculture to examine the mentioned issues in Iran. The documents included the upstream documents in the field of water and agriculture and were explicitly or implicitly related to food and water security. These documents were examined using quantitative analysis on frequency. First, the counted upstream documents were analyzed for 4 axes, 14 sub-axes and 36 components. Then the amount of repetition of each was evaluated in the introduced documents. The highest level of attention of the policy maker has been given to the "political-administrative-legal" axis and then the "social-economic" axis. By using the analysis of the frequency, the sections that were important from the point of view of the law and the policy maker was identified. The results obtained from these sections showed the legislator's attention and the course of strategies in time which form three time periods of (a) first 1380-1358, (b) second 1381-1390, and (c) third 1391-1400 (Iranian Calendar). This showed the changes in the level of attention each axis received from the legislative and policy making authorities over time. The results showed that the attention of politicians and legislators has changed from a specific axis (organization administrative legal) to a uniform and one-size-fits-all attention to all the examined axes, which shows a positive evolution in the policy of water resources and agriculture.

    Keywords: upstream documents, Food Security, Water security, Abundance Analysis
  • فاطمه یوسفوند، جمال محمدولی سامانی*، حسین محمدولی سامانی
    در سال های اخیر مسیله شناسایی منابع آلاینده در رودخانه ها یکی از پرتوجه ترین موضوعات تحقیقات علمی در حوزه ی آب بوده است. در عمده ی پژوهش های انجام شده، منابع آلاینده، نقطه ای در نظر گرفته شده اند و برای بازیابی شدت آلاینده نیاز است، یک نقطه ی شاهد در پایین دست هر منبع در نظر گرفته شود. در این پژوهش محل های ورود آب زیرزمینی به رودخانه، به عنوان منابعی گسترده با مکان و طول معلوم درنظر گرفته می شوند و هدف بازیابی شدت منابع، تنها با استفاده از یک نقطه شاهد در پایاب رودخانه است. منابع موردنظر، منابعی گسترده با بارگذاری ثابت و در فاصله قابل توجهی از هم هستند. وجود فاصله، مانع از اختلاط کامل غلظت در نقطه شاهد می شود. این امر و نیز ثابت بودن شدت بارگذاری باعث می شود بتوان تنها با یک نقطه شاهد، چند منبع گسترده را بازیابی کرد. بدین منظور حل معکوس معادله انتقال با استفاده از رویکرد شبیه سازی- بهینه سازی انجام می شود. در تهیه مدل معکوس از پیوند MIKE11 به عنوان شبیه ساز و الگوریتم ژنتیک در MATLAB استفاده شده است. بازیابی چندین منبع گسترده با یک نقطه شاهد، مهم ترین نقطه قوت پژوهش حاضر می باشد. صحت سنجی مدل توسط مثال های فرضی، 40 کیلومتر از رودخانه کارون و نیز اعمال 5 و 15 درصد خطا به داده های مشاهداتی انجام شد. نتایج نشان می دهد مدل قادر است، نه تنها با یک نقطه شاهد بلکه فقط با یک داده از نمودار غلظت-زمان در نقطه شاهد که تحت تاثیر منبع موردنظر باشد، شدت را بازیابی نماید. دقت مدل در بازیابی شدت منابع، براساس شاخص های آماری بیش از 99 درصد می باشد.
    کلید واژگان: مدل معکوس, رویکرد شبیه سازی - بهینه سازی, مدل عددی MIKE11, منابع گسترده شوری, الگوریتم ژنتیک
    Fatemeh Yousofvand, Jamal Mohammad Vali Samani *, Hossein Mohammad Vali Samani
    In recent years, the issue of identifying polluting sources in rivers has been one of the most important topics in scientific researches in the field of water. In the main researches, the pollutant sources have been considered as the point sources and in order to recover pollutant concentration, it is necessary to have an observation point for each source. In this study, the places where groundwater enters to river are considered as several distributed sources with known location and length and goal is to recover the intensity of sources, using only one observation point. The sources which considered in this research are distributed sources with constant loading and significant distance from each other. The existence of significant distance among sources prevents the complete mixing of concentration at observation point. This matter and also the constant intensity of loading, makes it possible to recover several distributed sources using only one observation point. For this purpose, the inverse solution of the advection-dispersion equation is done using the simulation-optimization approach. To design the backward model, MIKE11, linked with genetic algorithm in MATLAB. Considering one observation point for recovering the salinity intensity of several distributed sources and providing a general framework to recovery of distributed sources are advantages of the present study. The performance of the developed approach is evaluated under different examples and measurement error conditions. The computational results indicated the backward model can recover the salinity intensity of several distributed sources with high accuracy using only one observation point, even with noise.
    Keywords: Backward Model, simulation-optimization approach, MIKE11 numerical model, the salinity Distributed sources, genetic algorithm
  • راضیه خسروی طا ئمه، جمال محمدولی سامانی*، سیده لیلا رضوی طوسی
    سدها علاوه بر منافع اجتماعی بسیاری که دارند امکان دارد با گذشت زمان نیز خطرات اجتماعی، اقتصادی، زیست محیطی و فنی مدیریتی را داشته باشند. سد پدیده عظیمی درطبیعت محسوب می گردد و اثرات آن بر روی محیط زیست به صورت گسترده است. یکی از مسایلی که می باید در زمان بهره برداری سدها موردبررسی قرار می گیرد، آثار زیست محیطی منفی در منطقه احداث سد است. از اثرات زیست محیطی منفی برای سدها به عنوان مثال می توان به رسوب گذاری در مخزن و دریاچه سد، تشدید فرسایش در اراضی پایین دست، شورشدن اراضی کشاورزی به علت بالاآمدن سطح آب های زیرزمینی اشاره کرد. اثرات ریسک های نام برده شده برای سدسازی، ممکن است جبران ناپذیر باشد. این پژوهش، با هدف ارزیابی اثرات ریسک های چهار معیار اجتماعی، اقتصادی، فنی مدیریتی و زیست محیطی متاثر از احداث سد ها بر حوضه آبخیز موردبررسی قرار گرفته است. تصمیمات مربوط به مدیریت این سدها نیازمند شناخت خطرات و ریسک های موجود در سد و اولویت بندی آن هاست. استفاده از روش های تصمیم گیری چندشاخصه ای، ابزار مناسبی برای ارزیابی ریسک های مختلف در این سدها می باشد. در این مقاله از روش ترکیبی دیماتل- فرایند تحلیل شبکه ای، جهت شناسایی روابط بین معیارها و زیرمعیارهای ریسک و اولویت بندی آن ها استفاده شده است. بنابراین، چهار معیار و 42 زیرمعیار برای ارزیابی ریسک های سه سد طالقان، ماملو و لار به روش فرایند تحلیل شبکه ای استفاده شده و نتایج نشان می دهد که سد طالقان در اولویت اول ریسک قرار دارد و زیرمعیار اشتغال، مربوط به معیار اقتصادی، با وزن 0720/0 دارای بیش ترین ریسک و زیرمعیار تملک اراضی، مربوط به معیار فنی مدیریتی با وزن 0029/0 دارای کم ترین ریسک نسبت به کل زیرمعیارها می باشد. هم چنین با انجام تحلیل حساسیت بیش ترین حساسیت نسبت به افزایش و کاهش 50 درصدی وزن معیار اقتصادی و کم ترین حساسیت نسبت به افزایش و کاهش 30 درصدی وزن معیار فنی مدیریتی می باشد.
    کلید واژگان: اجتماعی, اقتصادی, تصمیم گیری چندشاخصه, زیست محیطی
    Raziye Khosravi Taeme, Jamal Mohammad Vali Samani *, Seyedeh Leila Razavi Toosi
    Even though dams have many social benefits, it also has caused social, economic, environmental and technical management risks along time. Due to the fact that the dam is considered a great phenomenon in nature, its effects on the environment are extensive. One of the issues that must be investigated during the operation of dams is the negative environmental effects in the dam construction area. The negative environmental effects of dams are including sedimentation in the dam's reservoir and lake, intensification of erosion in the downstream lands, inundation of agricultural lands due to rise of the underground water level. The effects of the mentioned risks for dam construction may be irreparable. The aim of this study is evaluating the effects of social, economic, technical management and environmental risks affected by the construction of dams on the watershed. Decisions related to the management of these dams require recognize the dangers and risks in the dam and prioritize them. Dam construction projects are more risky than other projects due to the high credits and time spent on their construction. Using multi-criteria decision-making methods is a suitable tool for evaluating different risks in these dams. In this study, the combined DEMATEL-ANP method is used to identify the relationships between risk criteria and sub-criteria and prioritize them. So, four criteria and 42 sub-criteria were determined to evaluate different risks in Mamloo, Taleghan and Lar dams and the network relationships between them were determined. The results show that the employment sub-criterion in economic criterion with a weight of 0.0720 has the highest risk and the land acquisition sub-criterion in management technical criterion with a weight of 0.0029 has the lowest risk compared to all sub-criteria.
    Keywords: economic, Environmental, Multi-indicator decision-making, social
  • ادریس تاند، فریبرز عباسی *، جمال محمد ولی سامانی

    هدف اصلی از انجام این تحقیق، ارزیابی روش های مختلف درون یابی و انتخاب مناسب ترین روش به منظور برآورد بهره وری آب محصول زراعی چغندرقند و بررسی الگوی توزیع مکانی آن در قطب های تولید آن در ایران است. بدین منظور برای انجام این پژوهش از 108 داده حاصل از اندازه گیری های میدانی در مزارع منتخب چغندرقند کشور برای سال زراعی 1396-1395 استفاده شد. از داده های عملکرد محصول، حجم آب آبیاری و میانگین بارش موثر (ده ساله)، شاخص بهره وری فیزیکی آب چغندرقند برای مزارع منتخب به دست آمد که دامنه آن بین 60/2 تا 11/13 کیلوگرم بر مترمکعب و میانگین آن 30/6 کیلوگرم بر مترمکعب تعیین شد. با استفاده از قابلیت های نرم افزار SPSS به تحلیل داده ها، آنالیز آمار توصیفی و تفکیک مناطق مشابه به گروه های مستقل و همگن (ترسیم دندروگرام) و با استفاده از قابلیت های نرم افزار +GS به تحلیل مکانی داده ها پرداخت. از روش های مختلف درون یابی برای تهیه نقشه پهنه بندی استفاده شد. در میان روش های مورد بررسی، روش تابع پایه شعاع با مدل اسپلاین کاملا منظم (CRS) بادقت قابل قبول (MBE= 0/009) برای تهیه نقشه پهنه بندی بهره وری فیزیکی آب شرایط مطلوب تری به نسبت سایر روش-ها دارد و همچنین نتایج حاصل از تجزیه خوشه ای برای عوامل تاثیرگذار همچون نوع رقم، شوری خاک و شوری آب آبیاری بر شاخص بهره-وری فیزیکی آب محصول زراعی چغندرقند نشان داد که در سطح پنج درصد مناطق مستعد کشت چغندرقند در محدوده مورد مطالعه به 23 گروه مستقل تفکیک شدند.

    کلید واژگان: بهره وری آب, روش های درون یابی, چغندرقند
    Fariborz Abbasi *, Jaman MohammadVali Samani
    Introduction

    Iran is characterized by a dry and semi-arid climate. The limited irrigated arable land in and the need for increasing food production due to the upward trend in population growth, coupled with water scarcity and Iran's heavy reliance on irrigation, have led to a heightened importance of water productivity in agricultural sector. In this regard, for the purpose of identifying and understanding the agricultural potential of farmlands, the analysis and estimation of physical water productivity can be utilized. The main objective of conducting this research is to evaluate various interpolation methods and to select the most appropriate method for estimating the physical water productivity of the sugar beet. Additionally, the study aims to investigate the spatial distribution pattern of sugar beet production in its major cultivation centers across Iran.

    Methodology

    To accomplish this research, 108 field measured data obtained from selected sugar beet farms across Iran for the agricultural year 2016-2017 were used. Data on crop yield, irrigation water, and a ten-year average effective precipitation were collected, and the water productivity index of sugar beet was calculated for the selected farms.To achieve this goal, initially, the data was analyzed using the capabilities of the SPSS software. Descriptive statistical analysis was conducted, and similar regions were classified into independent and homogeneous groups (by drawing a dendrogram). Additionally, the spatial analysis of the data was carried out using the GS+ software. Furthermore, various interpolation methods were employed to create a classification map using the Geographic Information System (GIS) software. These methods encompass algebraic methods, including weighted inverse distance, radial basis function, global polynomial, and local polynomial methods, as well as geostatistical methods like ordinary kriging, simple kriging, and universal kriging. To assess the different interpolation methods, validation methods were employed, and accuracy index values such as Mean Bias Error (MBE), Mean Absolute Relative Error (MARE), Mean Squared Error (MSE), Mean Absolute Deviation (MAD), and Root Mean Square Error (RMSE) were utilized.

    Results and Discussion

    The results of the present study revealed that the water productivity index for sugar beet ranged from 2.60 to 13.11 kg/m³, with an average of 6.30 kg/m³. Despite the high standard deviation, the findings indicate a significant potential and high capacity for improving water productivity and crop performance in the sugar beet production hubs in Iran. Among the examined interpolation methods, the Radial Basis Function method with a completely regular spline model (CRS) exhibited acceptable accuracy (MBE=0.009) for generating the water productivity zoning map. The analysis of the generated map suggested that the western regions of the country, especially Kermanshah province, have higher water productivity index values compared to other parts of the country, making them more suitable for sugar beet cultivation. Furthermore, cluster analysis results for influential factors such as variety type, soil salinity, and irrigation water salinity indicated that within the study area, about 5% of the potential sugar beet cultivation areas could be divided into 23 distinct clusters. The minimum and maximum water productivity index were observed in cluster 11 (2.64 kg/m³) and cluster 3 (11.025 kg/m³), respectively.
    Based on the low level of correlation coefficient according to the results of the Pearson correlation test, the physical productivity of water utilization can be influenced by various factors other than precipitation and climate parameters. These factors include salinity of water, soil salinity, total irrigation water, average effective precipitation (over a ten-year period), and crop yield. It can be concluded that, in addition to precipitation and climatic parameters, other constant factors including management factors have an impact on improving the physical efficiency of water utilization.

    Conclusions

    Given the high water consumption in agricultural sector and the need for increased production in cultivated lands, evaluating the water produvtivity of high-water-demand crops such as sugar beet in Iran is essential. Understanding its current state and obtaining comprehensive information from fields, as well as monitoring cultivated fields, are necessary for decision-making and macro-level planning to enhance and improve water productivity of sugar beet cultivation in Iran. However, due to the extensive cultivation area, costs, limited resources, and time constraints, this task is challenging and often unfeasible. To address this, the potential of interpolation tools can be utilized. These tools have the capability to extrapolate point-based information to spatial information (area-wide). Results have shown that the highest and lowest error values were associated with the kriging interpolation method and the radial basis function (completely regularized spline) method, respectively, for creating zoning maps. In conclusion, it can be stated that through interpolation, if there is a strong correlation between the data, a better understanding of the spatial distribution of water productivity can be achieved in the study area.

    Keywords: Water productivity, Interpolation methods, Sugar beet
  • نسرین خدامرادی وطن، مهدی مظاهری*، جمال محمدولی سامانی، سیده لیلا رضوی طوسی
    ارزیابی شبکه پایش و تعیین معیارهای اصلی در ایستگاه ها، گامی موثر در بهبود کارآیی شبکه پایش و سنجش است. در پایش بلند مدت انجام ارزیابی، آسیب‏شناسی و بهینه سازی به صورت متوالی؛ منجر به مدیریت صحیح داده‏های خروجی، کارآمدی سیستم و سبب کاهش هزینه ها می شود. البته عوامل محدودکننده ای مانند: نیاز های رو به رشد، محدودیت منابع، تبعات توسعه ناپایدار و دخالت های گاه و بی گاه انسان در چرخه آب موجب بروز نگرانی در زمینه تامین نیازهای آبی جامعه انسانی می شوند. در این مقاله، ارزیابی شبکه پایش کیفی رودخانه های کشور با استفاده از روش تصمیم گیری چند معیاره و با انتخاب چهار معیار اصلی بررسی شد. در معیار مدیریتی و فنی در ایستگاه های پایش آب، زیرمعیار کنترل و اطمینان از کیفیت داده ها، در معیار اجتماعی زیرمعیار پارامترهای کیفیت آب، در معیار اقتصادی زیرمعیار تشخیص آلودگی و در معیار محیط زیستی زیرمعیار بهینه سازی شبکه نظارت در زمان و مکان خاص بیشترین وزن را دارند. هم چنین مقایسه تطبیقی شبکه پایش ایران با شبکه پایش کشورهای منتخب نیز با استفاده از روش ضریب همبستگی اسپیرمن انجام شد. پایش بلند مدت به منظور انجام ارزیابی، آسیبشناسی و بهینه سازی به صورت متوالی منجر به مدیریت صحیح داده‏های خروجی، کارآمدی سیستم و سبب کاهش هزینه ها می شود. لزوم و اهمیت انجام برنامه های پایش کیفیت منابع آب را می توان مترادف با لزوم و ضرورت برخورداری منابع آب از کیفیت مشخص برای مصارف مختلف دانست. بدون انجام برنامه های پایش کیفی آب، اطلاع مستمر از کیفیت منابع آب و روند تغییرات آن ها، برنامه ریزی برای تخصیص منابع آب جهت مصارف گوناگون امکان پذیر نمی باشد. در این تحقیق، شبکه پایش ایران با شبکه پایش تایلند با ضریب 9/0 بیشترین مطابقت را دارد. با شبکه پایش امریکا، کانادا و ژاپن مطابقت نسبتا مطلوبی دارد و نهایتا کمترین میزان مطابقت با شبکه پایش آلمان بدست آمد.
    کلید واژگان: شبکه پایش, روش های تصمیم گیری, روش فرایند تحلیل شبکه ای, مقایسه تطبیقی, ضریب همبستگی
    Nasrin Khodamoradi Vatan, Mehdi Mazaheri *, Jamal Mohammad Vali Samani, Seyede Lila Razavi Toosi
    Evaluating the monitoring network and determining the main criteria in the stations is an effective step in improving the efficiency of the monitoring and measurement network. Consecutive assessment, pathology and optimization in long-term monitoring; Leads to proper management of output data, system efficiency and reduces costs. Of course, limiting factors such as: growing needs, limited resources, the consequences of unsustainable development and occasional human interference in the water cycle, etc., cause concern in meeting the water needs of human society. In this study, the evaluation of the quality monitoring network of the country's rivers was evaluated using a multi-criteria decision-making method and by selecting four main criteria. In management and technical criteria in water monitoring stations, data quality control and assurance sub-criteria, in social criteria sub-criteria of water quality parameters, in economic criteria sub-criteria of pollution detection and in environmental criteria sub-criteria of network optimization at a specific time and place have the most weight. Also, a comparative comparison of Iran's monitoring network with the monitoring network of selected countries was performed using Spearman correlation coefficient method. The Iranian monitoring network is most consistent with the Thai monitoring network with a coefficient of 0.9. One of the most important priorities of the US Monitoring Network is to optimize monitoring at specific times and places. Japan's monitoring network focuses more on regional monitoring than grade 1 rivers.
    Keywords: Monitoring network, decision making methods, Network analysis process method, comparative comparison, correlation coefficient
  • فاطمه یوسفوند، جمال محمدولی سامانی*، حسین محمد ولی سامانی، مهدی مظاهری
    با توجه به افزایش جمعیت و نیاز به تامین آب، حفظ و حراست از منابع آب سطحی و زیرزمینی موردتوجه دولت ها قرار گرفته است. یکی از منابع آلاینده رودخانه ها، ورود شوری از منابع آب زیرزمینی به رودخانه است که در این پژوهش به عنوان منابعی گسترده درنظر گرفته شده است. هدف پژوهش، یافتن شدت شوری، مکان و طول منابع با استفاده از توزیع زمانی غلظت در یک نقطه شاهد است. بدین منظور حل معکوس معادله جابه جایی- پراکندگی در رودخانه با رویکرد شبیه سازی- بهینه سازی انجام شد. برای شبیه سازی جریان و انتقال شوری از نرم افزار MIKE11 و برای بهینه سازی مجهولات مساله از الگوریتم ژنتیک استفاده گردید. استفاده از یک نقطه شاهد در بازیابی چند منبع، مجهول بودن مکان و طول منابع علاوه بر شدت و تعیین حداقل داده لازم از نمودار برای بازیابی مجهولات مساله، از مهم ترین نقاط قوت این پژوهش هستند. صحت سنجی مدل توسط مثال های فرضی، بازه 40 کیلومتری از رودخانه کارون و نیز اعمال سطوح پنج و 15 درصد خطا به داده های مشاهداتی انجام شد. نتایج موید توانایی مدل در بازیابی مشخصات چند منبع با استفاده از تنها یک نقطه شاهد می باشد. در صورت وجود سطح خطای پنج درصد در داده های مشاهداتی، بازیابی هر سه مشخصه منابع با دقت مطلوبی انجام می شود. درحالی که در سطح خطای 15 درصد، دقت مدل در بازیابی مکان و طول منابع کاهش می یابد. هم چنین برای بازیابی مشخصات هر منبع، تنها سه داده در قسمت صعودی نمودار که تحت تاثیر منبع موردنظر باشد کفایت می کند.
    کلید واژگان: الگوریتم ژنتیک, شبیه سازی عددی, مدل مستقیم, مدل معکوس, معادله جابه جایی- پراکندگی, نرم افزار MIKE11
    Fatemeh Yousofvand, Jamal Mohammad Vali Samani *, Hossein Mohammad Vali Samani, Mehdi Mazaheri
    Due to the increase in population and the need for water supply, preservation and protection of surface water and groundwater resources has been considered by governments. One of the pollutant sources in rivers is entering salinity from groundwater into the river, that in this research is considered as distributed (non-point) sources. The goal is to identify the salinity intensity, location and length of sources by measuring the temporal distribution of concentration in one observation point. For this purpose, the inverse solution of advection-dispersion equation in the river was employed using the simulation-optimization approach. MIKE11 numerical model was used to simulate flow and transfer of salinity in the river, and genetic algorithm was employed for optimization. In the proposed model, considering only one observation point with some measured intensity data for recovering several sources, unknown location and length of the sources, in addition to their intensities is the most significant advantage of the present study. The model verified by using hypothetical examples, 40 km section of the Karun River and also by applying five and 15 percent noise to the observation data. The results confirm the ability of the model to recover the specifications of several distributed sources using only one observation point. With five percent of noise in the observation data, all three specifications of sources can be recovered with the desired accuracy. While at 15 percent of noise, the accuracy of the model in recovering the location and length of sources was decreased. Also, to recover the specifications of each source, employing only three points of the measured data in the ascending part are sufficient.
    Keywords: Advection-Dispersion Equation, Backward Model, Forward Model, Genetic Algorithm, MIKE11 Software, Numerical simulation
  • امیرمحمد سعادت، مهدی مظاهری*، جمال محمدولی سامانی

    امروزه بسیاری از منابع آب های سطحی و زیرزمینی در اثر ورود پساب های ناشی از مواد مختلف در معرض آلودگی قرار می گیرند. با توجه به اینکه اکثر روش ها جهت بازیابی تابع شدت آلودگی برای آب های زیرزمینی انجام گرفته است، ارایه روشی جهت بازیابی تابع شدت آلاینده در رودخانه ها با شرایط جریان پیچیده تر می تواند مورد توجه قرار گیرد. در این پژوهش هدف محاسبه تابع شدت منبع آلاینده بوده که بر اساس تحقیقات صورت گرفته تاکنون این مسیله با استفاده از راه حل عددی طرح حافظ گروه مورد مطالعه قرار نگرفته است. طرح حافظ گروه روشی دقیق برای حل مسایل بدخیم است که در این نوشتار با استفاده از این روش، معادله یک بعدی جابه جایی-پراکندگی با ضرایب متغیر حل شده است. اساس روش حل معکوس ارایه شده به این صورت است که با حل سیستم های دینامیکی در گام های زمان های منفی، یک معادله کلی حاصل می شود که قادر به حل معادلات دیفرانسیل معمولی خواهد بود. پاسخ های برگشتی این معادله را به همگرایی لازم می رساند و از واگرا شدن داده ها جلوگیری می نماید. در این پژوهش سه مثال جهت نشان دادن دقت طرح مستقیم و معکوس حافظ گروه ارایه شده است. ابتدا با استفاده از حل مستقیم مقدار غلظت آلاینده در رودخانه با ضرایب متغیر محاسبه شده است و به منظور صحت سنجی حل مستقیم از حل عددی تمام ضمنی تفاضل محدود استفاده شده است. مقایسه نتایج این دو روش با شاخص های آماری، انطباق این دو مدل در روش مستقیم را نشان می دهد. در گام بعد با دو مثال مختلف با استفاده از حل طرح معکوس حافظ گروه به شبیه سازی تابع شدت آلاینده در بالادست رودخانه پرداخته می شود و پس از شبیه سازی و صحت سنجی مدل معکوس با حل مستقیم، ارزیابی این روش با استفاده از شاخص های آماری انجام می شود که نتایج دقت خوب این روش را نشان می دهد.

    کلید واژگان: حل عددی, روش معکوس, طرح معکوس حافظ گروه, معادله جابه جایی- پراکندگی, روش عددی خطوط
    AmirMohammad Saadat, Mehdi Mazaheri *, Jamal MV Samani

    Today, most of the surface water and groundwater resources are exposed to contamination by different materials sewage. because most of the methods have been used to restore the pollution intensity function for groundwater, representing a method to restore pollution intensity function in rivers with more complex flow conditions is considerable. this research aim is to calculate the intensity function of the contamination source, by the numerical solution of group preserving scheme, which has not been observed in other researches done so far. Group preserving scheme is an accurate method to solve ill-posed problems. By implementing this method the one-dimensional advection-dispersion equation with variable coefficients has been solved. The principle of the introduced backward solution method is that by solving the dynamic systems in negative time steps, a general equation will be obtained, which can solve ordinary differential equations. The responses of this equation will lead to convergence of the equation and prevent the divergence of the data. three examples have been presented to show the accuracy of the forward and backward group preserving scheme, Firstly, using direct solutions of the river, the intensity of pollution concentration in the river is calculated, and the implicit finite difference method is applied to verify the accuracy of the direct solutions. In the direct method, the results of the two models were compared with statistical indexes in order to demonstrate the conformity of the two models. In the next step, by solving the backward group preserving scheme in two different examples, the concentration of pollutants upstream is simulated. Following the simulation and verification of the inverse model by direct solution, statistical indexes are used to evaluate the effectiveness of this method.

    Keywords: Numerical Solution, Reverse Method, Backward Group Preserving Scheme, Advection-dispersion Equation, Numerical Method of Lines
  • عبدالله سردسته، سید علی ایوب زاده*، محمود شفاعی بجستان، جمال محمدولی سامانی

    در این مطالعه آزمایشگاهی به منظور افزایش میزان رسوب گذاری در پشت سازه باندال لایک، سازه جدیدی تحت عنوان باندال لایک گوه ای پیشنهاد و معرفی شده و توپوگرافی بستر در اطراف سازه های باندال لایک گوه ای، باندال لایک و آبشکن نفوذ ناپذیر در یک مدل فیزیکی با قوس 180 درجه در شرایط غیر مستغرق و آب زلال بررسی شده است. نتایج نشان داد که حداکثر عمق آبشستگی نسبی در سازه باندال لایک و سازه باندال لایک گوه ای با نفوذ پذیری 50 درصد و در عدد فرود 24/0 نسبت به آبشکن نفوذ ناپذیر به ترتیب 59 و 18 درصد کاهش و حداکثر ارتفاع رسوب گذاری نسبی در سازه باندال لایک گوه ای نسبت به آبشکن نفوذ ناپذیر و باندال لایک به ترتیب 56 و 107 درصد افزایش دارد. همچنین حداکثر عمق آبشستگی در سازه باندال لایک گوه ای در فاصله دورتری از ساحل بیرونی و سازه رخ داد و پشته رسوبی نیز در پشت سازه و در امتداد و نزدیک به ساحل بیرونی و با طول بیشتر و فرم بهتر ایجاد گردید.

    کلید واژگان: آبشستگی, رسوب گذاری, عدد فرود, پایداری سواحل, مهندسی رودخانه
    Abdollah Sardasteh, Seyed Ali Ayyoubzadeh *, Mahmood Shafai Bajestan, Jamal Mohammad Vali Samani

    Due to scouring problems in impermeable spur dikes, which compromise structural strength and stability and as a result repair and maintenance costs increase, an alternative method of scouring is needed to protect the river bank. In this area, bandal-like structure can be used. This structure is a combination of an impermeable spur dike and a permeable spur dike. The upper part is impermeable causes the upper half of the flow run towards the center and the inner wall and the lower part is permeable enabling the lower half of the stream passes through it (Rahman et al., 2003a, b). The lower part causes the flow to slow down and reduces speed, and because the flow near the bed has a higher concentration, it leads to settling sediments in the downstream of the river near the coast. On the other hand, because of the flow through the lower half, the power of downstream flows are reduced compared to the impermeable spur dike and the horseshoe vortices are vanished. Therefore, the scouring rate in the bandal-like structure is less than the impermeable spur dike (Zhang et al., 2010; Teraguchi et al., 2011b)Regarding that the scouring rate, the bandal-like structure is less than an impermeable spur dike therefore, its use has been suggested by some researchers. Since the sedimentation rate behind the bandal-like structure is less than the impermeable spur dike, in the present study, a new structure called the wedge bandal-like is proposed to enhance the sedimentation of the bandal-like. Wedge bandal-like structure is constructed of a bandal-like structure and a repellent impermeable triangular spur dike. The purpose of using this structure is to use both the advantages of the bandal-like structure as well as the benefits of repellent impermeable triangular spur dike, for deviation of flow and sediment transport to the back of the structure and sedimentation. Both structures cause the secondary flow of the surface to move towards the outer arc before moving to the outer shore down the bottom and practically shore the coastal tail into middle areas.

    Keywords: Scour, Sedimentation, Froude Number, Stability of river banks, River engineering
  • محمدجواد فردادی شیل سر، مهدی مظاهری*، جمال محمدولی سامانی

    در پژوهش حاضر، حل تحلیلی معادله انتقال آلودگی با لحاظ عبارت منبع گسترده و شرط اولیه، برای یک شبکه رودخانه عام در یک دامنه محدود با ضرایب ثابت به ازاء شرایط مرزی بالادست و پایین دست از نوع دیریکله با روش تبدیل لاپلاس انجام گرفت. وجود عبارت منبع و شرط اولیه، پیچیدگی محاسبات را به لحاظ یافتن جواب خصوصی معادله دیفرانسیل معمولی دوچندان می کند. به منظور ارزیابی حل تحلیلی موجود، دو مثال فرضی ارایه گردید، که در هر کدام، مدل سازی بر روی دو نوع شبکه شاخه ای و حلقه ای با درنظر گرفتن یک منبع آلودگی گسترده انجام گرفت. داده های ورودی برای مدل سازی هر یک از شبکه های رودخانه دلخواه شامل، مقادیر سرعت، ضریب پراکندگی، طول شاخه ها، سطح مقطع جریان و غلظت های ورودی از مرزها و منبع گسترده می باشد. با محاسبه ماتریس های انتشار و بیلان جرم لاپلاس گرفته شده (با تاثیر منبع گسترده در آن) در شبکه رودخانه براساس ماتریس نحوه اتصال و ماتریس داده ها، یک دستگاه معادلات غیرخطی ای برحسب متغیر s لاپلاس ایجاد می شود، که با حل آن، ماتریس غلظت آلودگی و به تبع آن غلظت آلودگی در هر گره با الگوریتم لاپلاس گیری وارون عددی محاسبه می شود. به منظور اعتبارسنجی حل تحلیلی پیشنهادی از حل عددی استفاده شد. نتایج نشان داد که شاخص های آماری R2، جذر میانگین مربع خطاها و میانگین خطای مطلق در بهترین حالت به ترتیب 86/99%، 0099/0 و 0067/0 کیلوگرم برمترمکعب برای مسیر 1456 و در بدترین حالت به ترتیب 20/95%، 0309/0 و 0194/0 کیلوگرم برمترمکعب برای مسیر 23456 شبکه حلقه ای بوده و دو حل مذکور انطباق خوبی با یکدیگر داشته و نشان دهنده عملکرد مطلوب حل تحلیلی موجود و جایگزینی آن به جای حل عددی به دلیل دقت بالاتر در شبکه رودخانه می باشد.

    کلید واژگان: تابع توزیع غلظت, روش تبدیل لاپلاس, ضرایب ثابت, مدل سازی ریاضی, معادله جابه جایی-پراکندگی-واکنش-منبع
    MohammadJavad Fardadi Shilsar, Mehdi Mazaheri *, JaMal Mohammad Vali Samani

    In this study, the analytical solution of the pollution transport equation considering distributed source term and initial condition was performed by Laplace transform method for a general river network in a finite domain with constant coefficients for upstream and downstream using Dirichlet boundary conditions. Existence of the source term and initial condition increases the computational complexity to find the particular solution of the ordinary differential equation. To evaluate the existing analytical solution, two hypothetical examples were presented, that in each, modeling was performed on two branch and loop networks types considering a distributed source of pollution. Input data for modeling each of the desired river networks include values of velocity, dispersion coefficient, branch lengths, flow area, and input concentrations from boundaries and distributed sources. By calculating the diffusion and Laplace mass balance matrices (by influencing the distributed source) in the river network based on the connection and data matrix, a nonlinear equations system is created according to the Laplace s variable, which by solving it, the pollution concentration matrix and consequently the pollution concentration in each node is calculated by numerical inverse Laplace algorithm. The numerical solution used to validate the proposed analytical solution. The results showed that the statistical indices of R2, root mean square error, and mean absolute error in the best case were 99.86%, 0.0099, and 0.0067 kg/m3 for 1456 route and in the worst case were 95.20%, 0.0309 and 0.0194 kg/m3 for 23456 route of the loop network, respectively. The results showed that the two proposed solutions are well compatible together, indicating the good performance of the existing analytical solution and its replacement instead of numerical solution due to higher accuracy in the river network.

    Keywords: Concentration distribution function, Laplace transform method, Constant coefficients, Mathematical Modeling, Advection-dispersion-reaction-source equation
  • سروه حیدری، بهمن فکوری، مهدی مظاهری*، جمال محمدولی سامانی
    مدل های هیدرولیکی ابزار بسیار مفیدی برای درک بهتر رفتار هیدرودینامیک جریان هستند. اما اثرات مقیاس در فرایند مدل سازی هیدرولیکی منجر به انحراف نتایج از پروتوتایپ می شود. در این مقاله به بررسی اثر مقیاس بر نتایج شبیه سازی مدل هیدرولیکی جریان پرداخته می شود. هدف از پژوهش بررسی تاثیر اعوجاج هندسی بر مشخصات جریان و میزان انحراف نتایج مدل های کج از پروتوتایپ است که با استفاده از مدل عددی دوبعدی MIKE21 انجام می شود. ابتدا شرایط هیدرودینامیک جریان در چهار حالت کانال مستقیم، کانال همگرا، واگرا و انحنادار با چهار درجه اعوجاج یک (غیرکج)، دو، پنج و 10 شبیه سازی شد. سپس با فرض تشابه عدد فرود نتایج حاصل از مدل ها با پروتوتایپ مقایسه و میزان خطا در کانال ها بررسی شد. نتایج نشان داد که اختلاف عمق و توزیع سرعت جریان در مدل های کج با پروتوتایپ ناچیز است، اما اختلاف پروفیل سرعت عرضی مدل کج با پروتوتایپ با افزایش درجه اعوجاج افزایش می یابد. به طوری که خطای نسبی در نتایج پروفیل سرعت عرضی در کانال مستقیم، همگرا، واگرا و انحنادار با درجه اعوجاج 10 (G10) به ترتیب برابر دو، 29، 33 و 39 درصد به دست آمد.
    کلید واژگان: پروتوتایپ, درجه اعوجاج, مدل کج, مدل Mike21
    Srwa Heidari, Bahman Fakouri, Mehdi Mazaheri *, Jamal Mohammad Vali Samani
    Hydraulic models are often used as a tool for the prediction of the hydrodynamic behavior of flow. But scale effects in the hydraulic modeling process due to deviations of the results from the prototype. This paper discusses to scale effect in the hydraulic flow model. The goal of the research is to investigate the effect of geometric distortion on the flow characteristics and the degree of deviation of the results of distorted models from the prototype, which is done using the two-dimensional numerical model MIKE21. First, the hydrodynamic conditions of the flow were simulated in four models of straight channel, convergent channel, divergent channel and curved channel with four degrees of distortion one (undistorted), two, five and 10. Then, assuming the similarity of the Froude number, the results of the models were compared with the prototype and the relative error in the result of channels was investigated. The results showed that the difference in depth and average velocity in distorted models with prototype is small, but the difference in transverse velocity profile of sloping model with prototype increases with increasing degree of distortion. So that the relative error in transverse velocity modeling in straight, convergent, divergent and curved channels with a degree of G10 was two, 29, 33 and 39 percent, respectively.
    Keywords: Distorted Model, Distortion Ratio, Mike21 model, prototype
  • سونیا صادقی، جمال محمدولی سامانی*، حسین محمدولی سامانی

    طراحی سیستم مرتبط با سیلاب، با ریسک همراه است و لذا طرحی بهینه است که هر دو جنبه هزینه اجرا و خسارت احتمالی در آینده را مدنظر قرار دهد. انتخاب دوره بازگشت بارش-رواناب در این پژوهش براساس تحلیل ریسک صورت گرفته است. در این روش دوره بازگشتی انتخاب می شود که در آن مجموع هزینه های طرح و ریسک خسارت حداقل است. نرم افزار SWMM برای شبیه سازی هیدرولوژیکی- هیدرولیکی شبکه استفاده شد. بهینه سازی شبکه با استفاده از الگوریتم ژنتیک انجام شد. در مدل SWMM برای تبدیل بارش به رواناب از مدل مخزن غیرخطی و برای روندیابی آن از مدل موج دینامیک به عنوان دقیق ترین روش شبیه سازی استفاده شد. مدل تهیه شده در محله ای از تهران به کار برده شد و طرح بهینه با دوره بازگشت 10 سال به دست آمد. هم چنین برای حل همین مساله روش استدلالی همین نرم افزار به عنوان ساده ترین روش محاسبه بارش-رواناب به کاربرده شد و محاسبات هیدرولیکی بدون درنظرگرفتن زمان انتقال در مجاری و استفاده از معادله مانینگ انجام شد. نتایج روش اخیر نشان داد که دوره بازگشت طراحی با روش اول یکسان بوده و جمع هزینه های طراحی 16درصد بیش تر است. سپس از روش کلاسیک استدلالی برای طراحی استفاده شد. با به کاربردن روش کلاسیک استدلالی که در آن زمان انتقال در مجاری در نظر گرفته می شود، دبی های پیک برای هر لوله کاهش یافت و در نهایت هزینه های طراحی با مقایسه با دقیق ترین روش 5 درصد بالاتر بوده است؛ بنابراین از این روش بسیار ساده می توان برای طراحی استفاده نمود.

    کلید واژگان: الگوریتم ژنتیک, روش استدلالی, روش پیچیده, روش SWMM
    Sonia Sadeghi, Jamal Samani *, Hossein Samani

    In this study, optimal designs with minimum costs are obtained for various storm return periods. Then the risk analysis is used to determine the return period in which the design cost plus the damage risk cost is minimum. SWMM software was used to handle the simulation and the Network optimization was performed by using the genetic algorithm. The non-linear reservoir model to convert the rainfall into runoff and the dynamic wave model to perform the network hydraulic simulation in this software are utilized as a complicated simulation model. The results showed that the 10-year return-period storm in which the summation of the design and the damage risk costs are minimum is the one that should be selected. Also, the rational method of the software was applied as the simplest method of rainfall-runoff and the hydraulic calculations were performed using a Manning equation without considering the flow travel time. The results show that the return period of the risk analysis is the same as the first one whereas the total design costs are greater by 16 percent. Afterward, the classical rational method in which the flow travel time is considered was used to design the same network. The peak flows of the pipes were remarkably reduced, causing the design costs to be only 5 percent greater than the complicated precise method. It can be concluded that the simple classic rational method considering the flow travel time may be used in the design of storm sewer networks due to its acceptable accuracy and costs.

    Keywords: Complicated Method, Genetic Algorithm, Rational Method, SWMM model
  • محمدجواد فردادی شیل سر، مهدی مظاهری*، جمال محمدولی سامانی

    در این پژوهش، با روش تبدیل لاپلاس حل تحلیلی معادله ی انتقال آلودگی در دامنه ی محدود برای شبکه ی رودخانه به ازای شرایط مرزی بالادست و پایین دست دیریکله و شرط اولیه ی صفر استخراج شد و شبیه سازی برای دو شبکه ی شاخه یی و حلقه یی با شرایط مرزی ثابت و متغیر انجام شد. بعد از نام گذاری گره ها، با تشکیل ماتریس های نحوه ی اتصال، مشخصات جریان و هندسی رودخانه برای هر شبکه به عنوان ورودی مسیله، ماتریس انتشار براساس تابعی از متغیر s لاپلاس ایجاد می شود که با حل دستگاه پیچیده ی ایجاد شده و استفاده از تبدیل لاپلاس معکوس، مقدار غلظت در هر گره محاسبه می شود. در نهایت برای اعتبارسنجی، حل تحلیلی با حل عددی مقایسه و سپس شاخص های خطای آماری محاسبه شد. در شبیه سازی های انجام شده، به علت تغییر دبی ورودی به هر شاخه و تغییر سطح مقطع جریان در هر شاخه، در محل های اتصال شاخه ها به یکدیگر تغییرات غلظت آلودگی به صورت افزایشی یا کاهشی رخ می دهد. نتایج حاکی از عملکرد مطلوب و توانایی بالای حل تحلیلی در مدل سازی دو شبکه ی مذکور و انطباق خوب آن با حل عددی است که به دلیل دقت و سرعت محاسبات بالا می تواند جایگزین حل عددی شود. همچنین از حل تحلیلی موجود می توان به عنوان ابزاری برای صحت سنجی سایر حل های تحلیلی در شبکه ی رودخانه استفاده کرد.

    کلید واژگان: حل تحلیلی, روش تبدیل لاپلاس, معادله ی جابه جایی پراکندگی واکنش, شبکه ی رودخانه, تابع توزیع غلظت
    M.J. Fardadi Shilsar, M. Mazaheri *, J. Mohammad Vali Samani

    In this study, by Laplace transform method, the analytical solution of the pollution transport equation in the limited domain for the river network to the upstream and downstream Dirichlet boundary conditions, and the initial condition of zero was extracted, and simulation was performed for two branch and loop networks with fixed and variable boundary conditions. After naming the nodes, by forming matrices of how to connect, flow characteristics and geometry of the river for each network as input to the problem, the diffusion matrix is created based on a function of the Laplace variable, which The value of the concentration in each node is calculated by solving the complex device created and using the inverse Laplace transform. Then, using the analytical solution extracted in a branch of the river for the pollution transfer equation, the analytical solution can calculate the value of pollution concentration at any desired location and time along with the river network. Finally, for validation, the analytical solution was compared with the numerical solution, and then the statistical error indices were calculated. The results indicate the optimal performance and high ability of analytical solution in modeling the two networks and its good adaptation to the numerical solution, which can replace numerical solution due to high accuracy and speed of calculations. Generally, due to common errors in numerical solutions such as numerical dispersion error, Round-off error, Truncation error of Taylor expansion mathematical sentences, analytical solutions, if any, for the river network are recommended over numerical solutions. Also, in the performed simulations, due to the change of the inlet flow and the flow cross-section to each, changes in the pollution concentration occur in the areas where the branches connect to each other, increasing or decreasing. The proposed analytical solution for river networks can model more complex river networks and can be considered a criterion for the validation of numerical solutions. Also, the existing analytical solution can be used as a tool to validate other analytical solutions in the river network.

    Keywords: Analytical solution, Laplace transform method, Advection-dispersion-reaction equation, River network, Concentration distribution function
  • سونیا صادقی*، جمال محمدولی سامانی، حسین محمد ولی سامانی

    طراحی شبکه دفع آب های سطحی کاری پرهزینه است؛ بنابراین طراحی باید به نحوی انجام شود که هزینه آن حداقل گردد. این عمل نیازمند مدل سازی در قالب یک مسئله بهینه سازی است. طراحی سیستم مرتبط با سیلاب، با ریسک همراه است و لذا طرحی بهینه که هر دو جنبه هزینه اجرا و خسارت احتمالی در آینده را مدنظر قرار دهد. انتخاب دوره بازگشت بارش-رواناب در این مقاله بر اساس تحلیل ریسک صورت گرفته است. در این روش دوره بازگشتی انتخاب می شود که در آن مجموع هزینه های طرح و ریسک خسارت حداقل است. نرم افزار SWMM برای شبیه سازی هیدرولوژیکی-هیدرولیکی شبکه استفاده گردید. بهینه سازی شبکه با استفاده از الگوریتم ژنتیک انجام شد. متغیرهای تصمیم گیری شامل قطر و شیب لوله ها است. به منظور محاسبه هزینه خسارت ناشی از رواناب روابطی برای کاربری ها، زیرساخت ها، فضای سبز و ترافیک ارایه شد. صحت و دقت مدل شبیه سازی - بهینه سازی برای طراحی بهینه شبکه دفع آب های سطحی، با ارزیابی آن در شبکه محک تایید گردید. اجرای مدل مذکور در یکی از نواحی شهر تهران برای تعیین دوره بازگشت بهینه طراحی با رویکرد تحلیل ریسک انجام شد. نتایج نشان داد که دوره بازگشت بهینه که در آن مجموع هزینه های طراحی و هزینه ریسک خسارت حداقل باشد، دوره بازگشت 10 ساله با هزینه ریسک خسارت سالانه 68/508 میلیارد ریال ، هزینه طراحی سالانه 78/943 میلیارد ریال و هزینه کل 45/1452 میلیارد ریال است؛ بنابراین تلفیق الگوریتم ژنتیک و مدل SWMM و با در نظر گرفتن رویکرد طراحی مبتنی بر ریسک، مجموعه ای کارآمد است که قادر به طراحی بهینه شبکه دفع آب های سطحی است.

    کلید واژگان: الگوریتم ژنتیک, مدل SWMM, تحلیل ریسک, خسارت رواناب, بهینه سازی
    Sonia Sadeghi *, Jamal Samani, Hossein Samani

    The design of an urban storm sewer network is a costly task. Therefore, the design should be done so that the total cost becomes minimal. This requires modeling the problem in an optimization form. Floods are stochastic. Designing such a system is associated with risk. Thus, a project is optimal when both design costs and potential future risks are incorporated. This means that the selection of rainfall-runoff return period has to be based on risk analysis. SWMM software was used to handle hydraulic network simulation and the Network optimization was performed using a genetic algorithm in which the decision variables were the diameter and slope of the pipes. To calculate the cost of runoff damage, relationships for land uses, infrastructure and traffic, were provided. The accuracy of the simulation- optimization model seeking the optimal design of the storm sewer network was approved by a benchmark network evaluation. The developed model was implemented in a region of Tehran city to determine the optimal design return period with a risk analysis approach. The results showed that the 10-year return period with is the optimal return period with an annual damage risk cost of 508.68 billion rials, an annual design cost of 943.78 billion rials and a total cost of 1452.45 billion rials. Therefore, the developed method in which the genetic algorithm and SWMM model are combined in addition to the risk-based design approach is an effective tool for the optimal design of storm sewer networks.

    Keywords: genetic algorithm, SWMM Model, Risk analysis, Runoff Damage, optimization
  • مائده قراداغی، حامد کتابچی*، جمال محمدولی سامانی
    در بسیاری از کشورهای جهان جمعیت زیادی در مناطق ساحلی زندگی می کنند، از این رو تامین آب مناسب در این نواحی اهمیت ویژه ای دارد. توسعه روز افزون جوامع بشری، سهم عمده ای در آلودگی محیط زیست بخصوص در بخش آب دارد. پهنه بندی آسیب پذیری منابع آب زیرزمینی برای حفاظت از کیفیت این منابع استفاده می شود. در این مطالعه به ارزیابی مقایسه ای آسیب پذیری با استفاده از سه شاخص GALDIT، SINTACS و AVI برای تعیین و بررسی نواحی آسیب پذیر آبخوان ساحلی لاهیجان- چابکسر پرداخته شده است. شاخص GALDIT نتایج بهتری نسبت به آسیب پذیری آب های زیرزمینی در برابر پیشروی آب شور دریا به ویژه در مناطقی که دارای شیب کم هستند ارایه می دهد که توسط SINTACS وAVI  قابل شناسایی نیستند. نتایج شاخص AVI نشان دهنده مساحت بیشتر آسیب پذیری بسیار بالا نسبت به SINTACS است، اما هر دو روش آسیب پذیری زیاد آ ب های زیرزمینی در آبخوان لاهیجان-چابکسر به دلیل آلودگی از منابع سطح زمین را نشان می دهد. در کل، این آبخوان در محدوده ساحلی و نزدیک به دریای خزر و بخصوص در بخش های شمالی محدوده مورد مطالعه، آسیب پذیری بیشتری را به آلاینده ها نشان می دهد و لازم است تمهیدات بیشتری در این مناطق برای کنترل و حفاظت آبخوان اتخاذ شود. شاخص های AVI و SINTACS در حقیقت می توانند برای ارزیابی آسیب پذیری آبخوان های غیرساحلی به کار رفته و در ترکیب با GALDIT ابزاری مفید در جهت ارزیابی آسیب پذیری آب های زیرزمینی نسبت به هر نوع آلودگی در سطح زمین و پیشروی آب شور دریا در آبخوان های ساحلی مورد استفاده قرار گیرند.
    کلید واژگان: آبخوان ساحلی لاهیجان-چابکسر, آسیب پذیری, پیشروی آب شور دریا, GALDIT, SINTACS, AVI
    Maedeh Gharadaghi, Hamed Ketabchi *, Jamal Mohammad-Vali-Samani
    Many countries throughout the world have a large population in coastal areas. Therefore, appropriate water supply in these areas is an important task. The increasing development of human societies has a major contributor to environmental pollution, especially in the water sector. Groundwater vulnerability mapping is used to conserve the quality of groundwater resources. In this study, a comparative evaluation of the vulnerability was performed using three GALDIT, SINTACS and AVI indices to determine vulnerable areas in the Lahijan - Chaboksar coastal aquifer. The GALDIT index offers better results than groundwater vulnerability to the intrusion of seawater in the coastal aquifer, especially in the flat areas, which cannot be identified by SINTACS and AVI. The results of AVI indicate a larger area that is highly vulnerable compared to the SINTACS index, but both methods show high vulnerability of groundwater in Lahijan - Chaboksar aquifer due to pollution from ground surface sources. In general, this aquifer has higher vulnerability to pollution in the coasts and the near zones to the Caspian Sea, particularly at the northern parts of the study area. It is needed to special attentions considered for the aquifer control and protection. The AVI and SINTACS indices can be applied to assess the vulnerability of no coastal aquifers and, in combination with GALDIT, is a useful tool for assessing the vulnerability of groundwater against any pollution at ground surface sources and the intrusion of seawater into the groundwater of coastal aquifers.
    Keywords: AVI, GALDIT, Lahijan-Chaboksar coastal aquifer, Seawater intrusion, SINTACS, Vulnerability
  • آرزو نقریان، جمال محمدولی سامانی، مهدی مظاهری*

    آب های زیرزمینی در مناطق خشکی همچون ایران، سهم بسیار زیادی در تامین آب آشامیدنی و کشاورزی دارند. یکی از خطرهایی که آینده بهره برداری از منابع آب زیرزمینی را تهدید می کند، آلودگی این منابع توسط مواد زیان آور است. در حال حاضر حدود 60 درصد از مصارف آب منطقه دشت ورامین و کل حجم آب مصرفی در بخش شرب از منابع زیرزمینی تامین می گردد. یکی از راه های مناسب جهت جلوگیری از آلودگی آب های زیرزمینی شناسایی مناطق آسیب پذیر آبخوان است که از مدل SINTACS برای ارزیابی آسیب پذیری آبخوان دشت ورامین استفاده شده است. این روش از هفت پارامتر تشکیل شده که پس از ترکیب پارامترها، نقشه شاخص آسیب پذیری به دست می آید. شاخص این روش بین 92 تا 168 متغیر می باشد که در رسوبات جاجرود واقع در شمال دشت آسیب پذیری زیاد و در اراضی جنوب شرقی روستای جلیل آباد در شرق دشت و اراضی پایاب دشت آسیب پذیری کم و مابقی دشت دارای آسیب پذیری متوسط می باشد. برای ارزیابی نتایج مدل مذکور از مدل عددی سه بعدی استفاده شد و مدل برای یک دوره یک ساله اعتبارسنجی شد که دقت مدل ساخته شده مناسب ارزیابی گردید. در این مدل آلاینده نیترات به عنوان عامل آلوده کننده آبخوان در نظر گرفته شد. به منظور صحت سنجی آسیب پذیری ذاتی و ویژه مدل SINTACS، از خروجی نیترات مدل استفاده گردید، مقدار مجذور همبستگی نتایج حدود 65 درصد به دست آمد که همبستگی خوبی را نشان می دهد. باتوجه به اهمیت نقش آبخوان دشت ورامین در تامین آب موردنیاز منطقه، حفاظت کمی و کیفی این آبخوان از اهمیت زیادی برخوردار می باشد. همچنین جهت کاهش غلظت یون نیترات منطقه موردمطالعه راهکارهای درازمدت ازجمله اصلاح ساختار کشاورزی و الگوی کشت منطقه و احداث شبکه جمع آوری و تصفیه خانه فاضلاب پیشنهاد می گردد.

    کلید واژگان: نیترات, آسیب پذیری, آب زیرزمینی, ارزیابی, مدل عددی سه بعدی
    Arezoo Noghreyan, Jamal Mohamadvali Samani, Mehdi Mazaheri *

    Groundwater in arid regions such as Iran plays a very large role in drinking water supply and agriculture. One of the threats to the future of groundwater exploitation, could be the contamination of these resources by harmful substances. At present, about 60% of the water consumption of Varamin plain region and the total volume of water consumption in the drinking sector is provided from groundwater sources. One of the best ways to prevent groundwater pollution is to identify vulnerable aquifer areas. The SINTACS model has been used to assess the vulnerability of the Varamin plain aquifer. This method consists of seven parameters that after combining the parameters, the vulnerability index map is obtained. The index of this method varies between 92 and 168.Results show that the north of the plain is very vulnerable and vulnerability is low in the south-eastern parts of Jalilabad village and downstream areas of the plain, while the rest of the plain has moderate vulnerability. A three-dimensional numerical model was used to evaluate the results of the model and the model was validated for a period of one year. The accuracy of the constructed model was evaluated as appropriate. In this model, nitrate contaminant was considered as an aquifer contaminant. In order to validate the inherent and special vulnerability of the SINTACS model, the nitrate output of the model was used, The correlation square of the results was about 65%, which shows a good agreement between the two models even thogh the numerical model is considered as micro- model compared to SINTACS one. Considering the role of the aquifer of Varamin plain in supplying the required water of the region, the quantitative and qualitative protection of this aquifer is a necessary and strongly recommonded. Also, in order to reduce the nitrate ion concentration in the study area, long-term solutions such as improving the agricultural structure and cultivation pattern of the area and constructing a collection network and wastewater treatment plant are proposed.

    Keywords: Nitrate, Vulnerability, Groundwater, Evaluation, 3D Numerical Model
  • محمدجواد فردادی شیل سر، مهدی مظاهری*، جمال محمدولی سامانی

    رودخانه ها یکی از مهمترین منابع طبیعی آب در جهان به شمار می روند. مدل سازی انتقال آلودگی در رودخانه ها توسط معادله دیفرانسیل جزیی جابه جایی-پراکندگی-واکنش (ADRE) انجام می گیرد. در پژوهش حاضر، با استفاده از تبدیل لاپلاس که یک ابزار قدرتمند و مفید در حل معادلات دیفرانسیل می باشد، پاسخ تحلیلی معادله ADRE در دامنه محدود با ضرایب متغیر به ازای شرایط مرزی بالادست و پایین دست دیریکله در رودخانه به دست آمد. به منظور استفاده از حل تحلیلی موجود در این پژوهش، سه مثال ارایه گردید که در هرکدام رودخانه مد نظر، به بازه های دو، چهار و هشت قسمتی تقسیم شده است، که ضمن متغیر بودن پارامترهای جریان، آلاینده و هندسه رودخانه در هر سه مثال، برای هر کدام از مثال ها، دقت حل تحلیلی موجود در زمانی که تقسیم بندی بازه ها بیشتر می شود در مقایسه با حل عددی بررسی شده است. با مشخص کردن ماتریس های سرعت، ضریب پراکندگی، سطح مقطع و... به عنوان ورودی مسیله، ماتریس انتشار محاسبه و به تبع آن دستگاه معادلات پیچیده ای ایجاد می شود که پیچیدگی کار را دوچندان می کند. با حل دستگاه معادلات مذکور، مقدار غلظت آلاینده محاسبه می گردد. به منظور اعتبارسنجی حل تحلیلی موجود، از حل عددی استفاده می شود، نتایج نشان داد که هرچه تعداد تقسیم بندی های رودخانه بیشتر باشد، دقت حل بالاتر می رود و دو حل تحلیلی و عددی دارای انطباق خوبی با یکدیگر خواهند بود. باتوجه به توانایی و عملکرد حل تحلیلی موجود، می توان اذعان داشت که، حل تحلیلی موجود در این پژوهش می تواند به عنوان ابزاری جهت صحت سنجی و اعتبارسنجی حل های عددی و سایر حل های تحلیلی برای ضرایب متغیر معادله مورد استفاده قرار گیرد.

    کلید واژگان: تابع توزیع غلظت, دامنه محدود, مدل سازی ریاضی, معادله جابه جایی- پراکندگی- واکنش
    Mohammad Javad Fardadi Shilsar, Mehdi Mazaheri *, Jamal Mohammad Vali Samani

    Rivers are one of the most important natural water resources in the world. Pollution transport modeling in rivers is performed by the partial advection-dispersion-reaction equation (ADRE). In the present study, using the Laplace transform, which is a powerful and useful tool in solving differential equations, the analytical solution of the ADRE equation was obtained in a finite domain with variable coefficients for the upstream and downstream Dirichlet boundary conditions and the initial zero condition in the river. To use the analytical solution in this study, three examples are presented, each of which, the river are divided into two, four, and eight parts, which, while the parameters of flow, pollution, and river geometry are variable in all three examples, for each of the examples, the accuracy of the analytical solution available when the segmentation of the intervals increases as compared to the numerical solution. By specifying the matrices of velocity, dispersion coefficient, cross-section, etc. as input to the problem, the diffusion matrix is calculated and, consequently, a complex system of equations is created that doubles the complexity of the work. The amount of pollutant concentration is calculated by solving the system of the above equations. The numerical solution is used to validate the existing analytical solution, the results showed that the greater the number of river divisions, the higher the accuracy of the solution, and the two analytical and numerical solutions will be well compatible with each other. Given the ability and performance of the existing analytical solution, it can be acknowledged that the analytical solution in this study can be used as a tool to validate and verification numerical solutions and other analytical solutions for the coefficients of the equation.

    Keywords: Advection-dispersion-reaction equation, Concentration distribution function, finite domain, Mathematical Modeling
  • بهمن فکوری، جمال محمد ولی سامانی*، حسین محمد ولی سامانی، مهدی مظاهری
    مدیریت تخلیه بار آلودگی به رودخانه ها نقش مهمی در بهبود کیفیت آب دارد. هدف این مقاله، ارایه روش جدید در مدل‎سازی تخصیص بار آلودگی مبتنی بر هزینه (C-WLA) با تعامل بین هزینه های تصفیه در نقاط بارگذاری و خسارت آلودگی در نقاط برداشت جریان از سیستم رودخانه است. برای این منظور، مدل شبیه سازی کیفی (MIKE11) با الگوریتم بهینه سازی هوش ازدحامی ذرات (PSO) ترکیب می شود و کاربرد عملیاتی این مدل‎ سازی در بخشی از رودخانه کارون نشان داده شده است. در گام اول هزینه های تصفیه و خسارت بارگذاری آلاینده TDS در طول رودخانه برآورد شده و سپس با درک تاثیر سیاست تعامل بین هزینه تصفیه تخلیه کننده ها و خسارت بار آلودگی، الگوی بار بهینه و حد آستانه غلظت بهینه در نقاط کنترل سیستم رودخانه در طول یکسال به صورت ماهانه تعیین می شود. نتایج نشان داد که مدل C-WLA کارایی لازم برای مدیریت تخلیه آلاینده TDS و دستیابی به اهداف بهینه سازی در مدیریت کیفیت آب رودخانه را دارد. بطوری که مجموع هزینه ها و خسارت ها با حد آستانه غلظت بهینه 2450 میلی گرم بر لیتر در نقاط برداشت جریان و با متوسط 17/85 درصد تصفیه بهینه در نقاط بارگذاری، حداقل شده و برابر 48/99 میلیون دلار بدست می آید.
    کلید واژگان: خسارت سیستم رودخانه, الگوی بار بهینه, رودخانه کارون, مدل شبیه سازی, الگوریتم بهینه سازی
    Bahman Fakouri, Jamal Mohammad Vali Samani *, Hossein Mohammad Vali Samani, Mehdi Mazaheri
    The optimal managment of pollutants discharged into the rivers plays a critical role in improving water quality. In this paper, a new method is developed for Cost-based waste-load allocation (C-WLA) modeling with trade-off between the cost of treatment at loading points and the loss of pollution at the points of withdrawal from the river system. For this purpose, the qualitative simulation model (MIKE11) is coupled with Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm. The model is applied to the Karoon River system. At the first step, the sum of treatment cost and loading damage of TDS pollutant was estimated in the river system. Then, with insights into the impacts of the trade-off policy between treatment cost of dischargers and pollutant load loss, optimal treatment percentages and optimal concentration threshold limit were determined in a monthly base and for one year. The results demonstrated that the C-WLA model has the good efficiency in managing the TDS pollutant, so that, the sum of the costs and losses is minimized at $48.99 million with optimal concentration threshold limit of 2450 mg/l at the discharge points and with an average of 17.85% of the optimal treatment at the loading points.
    Keywords: River System Loss, Optimal Load Pattern, Karoon river, Simulation Model, Optimization algorithm
  • نسرین خدامرادی وطن، مهدی مظاهری*، جمال محمدولی سامانی
    نظام پایش در یک کشور جزو موضوع های اساسی آن کشور است. فرایند نظارت با در نظرگرفتن شاخص های مدیریتی و فنی، اجتماعی، اقتصادی و زیست محیطی در نظام پایش محقق می شود. در پایش بلند مدت انجام ارزیابی، آسیب ‏شناسی و بهینه سازی به صورت متوالی منجر به مدیریت صحیح داده های خروجی، کارآمدی سیستم و سبب کاهش هزینه ها می شود. در این پژوهش، از روش های تصمیم گیری چند معیاره برای ارزیابی عملکرد شبکه پایش کیفی رودخانه های کشور با در نظرگرفتن معیارهای مختلف، استفاده شده است. در این پژوهش کل ایستگاه‎ های کیفی رودخانه ای کشور با چهار معیار اصلی اقتصادی، اجتماعی، زیست محیطی، مدیریتی و فنی در نظر گرفته شده است. وزن معیارها توسط کارشناسان خبره مشخص شده اند. وزن گزینه ها با استفاده از استانداردهای ریاضیات و روش فرایند تحلیل شبکه ای محاسبه شده است. روش فرایند تحلیل شبکه ای به منظور اصلاح روش فرایند تحلیل سلسله مراتبی و براساس تکنیک سوپر ماتریس ها ارایه گردیده است. در نهایت، نتایج روش با استفاده از روش فرایند تحلیل شبکه ای، نسبت سازگاری و آنالیز حساسیت کنترل شد. بیش ترین چالش ها در معیار مدیریتی و فنی، سپس معیار زیست محیطی و سلامت آب مهم تلقی شده است و نهایتا معیارهای بعدی اقتصادی و اجتماعی به دست آمده است. در معیار مدیریتی و فنی در ایستگاه های پایش آب، زیرمعیار کنترل و اطمینان از کیفیت داده ها، در معیار اجتماعی زیرمعیار پارامترهای کیفیت آب، در معیار اقتصادی زیرمعیار تشخیص آلودگی و در معیار زیست محیطی زیرمعیار بهینه سازی شبکه نظارت در زمان و مکان خاص بیش ترین وزن را به خود اختصاص داده است.
    کلید واژگان: ایستگاه های کیفی رودخانه ای, روش های تصمیم گیری چند معیاره, روش فرایند تحلیل شبکه ای, سوپر ماتریس ها
    Nasrin Khodamoradi Vatan, Mehdi Mazaheri *, Jamal Mohammadvali Samani
    One of the basic issues of that country is monitoring system. The monitoring process is carried out by considering the managerial and technical, social, economic and environmental indicators in the monitoring system. Consecutive assessment, pathology and optimization in long-term monitoring; Leads to proper management of output data, system efficiency and reduces costs. In this study, multi-criteria decision making methods have been used to evaluate the performance of the quality monitoring network of the country's rivers by considering various criteria. In this study, the total quality stations of the country's rivers with four main criteria including: economic, social, environmental, managerial and technical have been considered. The weight of the criteria is determined by experts. The weight of the options is calculated using mathematical standards and the network analysis process method. The network analysis process method is proposed in order to modify the hierarchical analysis process method based on the technique of sup matrices. Finally, the results of the method were controlled using the network analysis process method, compatibility ratio and sensitivity analysis. Most of the challenges in the managerial and technical criteria, then the environmental and water health criteria are considered important, and finally the next economic and social criteria are obtained. In the managerial and  technical criteria in water monitoring stations, the sub-criterion of data quality control and assurance, in the social criterion sub-criterion of water quality parameters, in the economic criterion sub-criterion of pollution detection and in the environmental criterion sub-criterion of optimization of monitoring network at specific time and place.
    Keywords: Monitoring system, Multi-criteria decision making methods, Network analysis process method, Qualitative river stations, Super matrix
  • مجتبی فرجی، مهدی مظاهری*، جمال محمدولی سامانی

    پیش بینی انتقال آلاینده ها در پهنه های آبی در مدیریت و جلوگیری از آلودگی آب های سطحی از اهمیت بسیار ویژه ای برخوردار است. ناهمگونی و عدم یکنواختی در مورفولوژی در تمام طول رودخانه، که به ناحیه نگهداشت شناخته می شود، انتقال یکنواخت آلاینده-ها به پایین دست را دچار تغییراتی خواهد کرد. نواحی نگهداشت در کنار رودخانه ها در حقیقت مکان های اطراف رودخانه هستند که سرعت در آنها به طور چشم گیری از سرعت رودخانه کمتر بوده و به نواحی مرده نیز معروف هستند. در نتیجه وجود این نواحی در رودخانه ها کاربرد معادله کلاسیک انتقال آلاینده را برای آن ها با مشکل مواجه می سازد. برای شبیه سازی دقیق تر انتقال ماده آلاینده در رودخانه های طبیعی دارای نواحی نگهداشت باید اصلاحاتی در معادله جابه جایی-پراکندگی کلاسیک صورت گیرد در این تحقیق یک رویکرد جدید با در نظر گرفتن تغییرات شار پراکندگی ماده ی آلاینده به صورت غیرخطی با لحاظ ناحیه ی نگهداشت ارایه می شود. جهت صحت سنجی و اعتبارسنجی مدل ارایه شده، از مثال فرضی و داده های واقعی استفاده شده است. بر اساس نتایج اندازه گیری شده، خروجی مدل انطباق قابل قبولی با داده های مشاهداتی داشته و نشان می دهد مدل ارایه شده، مدلی دقیق و قابل-قبول در شبیه سازی انتقال ماده حل شده در رودخانه های دارای ناحیه نگهداشت است و می تواند جایگزین مدل کلاسیک انتقال آلاینده در این نوع رودخانه ها شود.

    کلید واژگان: معادله جابه جایی- پراکندگی, ناحیه ی نگهداشت, شار غیرخطی, مناطق مرده, شار پراکندگی
    Mojtaba Faraji, Jamal M. V. Samani

    Predicting the transfer of pollutants in the water zones is of particular importance in the management and prevention of surface water pollution. The heterogeneity and non-conformance in morphology along the river, known to the Storage zone, will change the uniform Transport of pollutants to the downstream. The storage zones are actually places around the river where velocities are significantly slower than the rivers and are also famous as dead zones. The presence of these areas in rivers makes it difficult for them to use the classical equation of pollutant transport. To more accurate simulation of the transport of pollutants in natural rivers with storage zone, modifications should be made to the Advection- dispersion equation. In this research, a new approach to achieve more accurate simulation of transport of pollutant material by considering the changes of pollutant dispersion flux in a nonlinear method and considering the storage zone will be presented. To validate the model presented from the hypothetical example and actual data used. Based on the measured results, the output of the model is an acceptable adaptation with the observed data and shows that the proposed model is accurate and acceptable in simulating the transport of solute in rivers with the Storage zone and it can replace the classic model of pollutant transport in these type of rivers.

    Keywords: advection-dispersion equation, Storage zone, Non-linear Flux, Dead Zone, Dispersion Flux
  • زهرا رحیمی نژاد، سید حبیب موسوی جهرمی*، امیر خسروجردی، حسین حسن پور درویشی، جمال محمدولی سامانی

    با در نظر گرفتن نقشی که سدهای ناهمگن می توانند در مهار سیلاب و همچنین ذخیره آب داشته باشند توجه به هیدرولیک جریان در آنها از اهمیت زیادی برخوردار است و از طرفی طراحی صحیح سدهای سنگریزه ای مستلزم بررسی دقیق رفتار جریان در این سد ها می باشد. در این راستا در تحقیق حاضر با مطالعه بر روی سدهای سنگریزه ای با رویه بتنی (CFRD)، از طریق ایجاد شکافهای مختلف برروی رویه بتنی سد در مدل آزمایشگاهی، رفتار نفوذ آب درون بدنه سد بررسی شد. ترکهای عرضی دال بتنی روی سدهای سنگریزه ای با رویه بتنی و جریان آب و نحوه کنترل آن در سدهای سنگریزه ای یکی از مهمترین مسایلی است که در طراحی سدها مورد توجه متخصصین قرار میگیرد. تعیین ضریب دبی عبوری از شیار جهت تخمین دبی عبوری امری مهم و اجتناب ناپذیر می باشد. هدف از این تحقیق محاسبه ضریب دبی شیار مستطیلی واقع در سدهای CFRD در هر دو حالت شرایط مستغرق و آزاد می باشد. پارامترهای هندسی متغیر در این مطالعه شامل ارتفاع شیار از بستر، زاویه شیار واقع شده در رویه بالادست نسبت به افق و پارامترهای هیدرولیکی متغیر شامل ارتفاع هد آب بالادست سد سنگریزه ای می باشند. در پایان با استفاده از آنالیز ابعادی و آنالیز معادلات غیرخطی دو معادله برای پیش بینی ضریب دبی عبوری از شیار بالادست سد CFRD در دو حالت آزاد و مستغرق توسعه داده شد. معادلات توسعه داده شده تطابق خوبی (ضریب همبستگی 0.988 (جریان آزاد) و 0.984 (جریان مستغرق)) با نتایج آزمایشگاهی دارند.

    کلید واژگان: سد سنگریزه‏ای با رویه بتنی(CFRD), شیار مستطیلی, ضریب دبی روزنه, ضریب دبی شیار
    Zahra Rahiminejad, Sayed Habib Musavi-Jahromi *, Amir Khosrojerdi, Hossien Hassanpour Darvishi, Jamal Mohammad Vali Samani

    Considering the role of heterogeneous dams in flood control and also water storage, its very important to consider the flow hydraulic in them. On the other hand, proper design of Rockfill dams requires accurate study of flow behavior in these dams. In this regard by studying the concrete-face rockfill dam (CFRD) in the present study, by creating different cracks on the concrete face of the dam in the laboratory model, the water infiltration behavior inside the dam body was investigated. Transverse cracks of concrete slab on CFRD Dam and water flow and how to control it in CFRDs is one of the most important issues considered by experts in the design of dams. Determining the discharge coefficient of the groove to estimate the flow rate is important and unavoidable. The purpose of this study is to calculate the discharge coefficient of a rectangular groove located in the concrete surface upstream of the CFRD in both submerged and free conditions. Variable geometric parameters in this study include the height of the groove from the bed, the angle of the groove located upstream of the horizon and the variable hydraulic parameters include the height of the water head upstream of the CFRD. two equations were developed using dimensional analysis and nonlinear equation analysis, in order to predict the CD of the upstream groove of a CFRD dam in both free and submerged states. The equations are in good agreement (correlation coefficient of 0.988 (free ) and 0.984 (submerged )) with experimental results.

    Keywords: concrete-face rockfill dam (CFRD), discharge coefficient of the groove, orifice discharge rate, Rectangular groove
  • کلثوم حسنوند*، جمال محمدولی سامانی
    سدهای پاره سنگی لایه ای با چیدمان لایه های عمودی یا افقی نوعی از سدهای پاره سنگی ناهمگن هستند که برای کنترل سیلاب استفاده می شوند. در تحقیق حاضر یک مدل عددی دوبعدی، برای بررسی جریان عبوری از درون سد پاره سنگی دولایه تهیه شده است. پس از صحت سنجی مدل چهار حالت مختلف از سد دولایه با چیدمان های افقی و عمودی در نظر گرفته شد و با طرح چند سری آزمایش، دبی عبوری از هر سد ارزیابی شد. با انجام بررسی ها مشخص شد چیدمان افقی لایه ها که در آن لایه ریزتر در پایین قرار دارد نسبت به سایر حالت ها کمترین مقدار دبی عبوری را دارد. همچنین با انجام آنالیز حساسیت نسبت به قطر سنگدانه های هر لایه مشخص شد در سد با لایه های افقی هر یک سانتی متر تغییر در قطر سنگدانه های لایه پایینی، 96/9درصد تغییر در دبی را ایجاد می کند در حالیکه تغییر دبی ایجاد شده به ازای تغییر سنگدانه های لایه بالایی تنها 52/4 درصد بود. در چیدمان عمودی نیز به ازای هر یک سانتی متر تغییر در قطر سنگدانه های لایه ای که در سمت بالادست جریان است دبی عبوری 72/11 درصد تغییر می کند. این تغییر برای سنگدانه های لایه ای که در سمت پایین دست جریان است برابر با 04/12 درصد می باشد.
    کلید واژگان: سد پاره سنگی, سد ناهمگن, روش احجام محدود, سد دولایه
    Kolsoom Hasanvand *, Jsmsl Mohammad Vali Samani
    Horizontal layered dams and vertical layered dams are two types of the heterogeneous rock fill dams which can are employed by many engineers for attenuation of peak discharge of flood hydrograph. In this study a two dimensional (2D) computer model has been developed to investigate the flow through two layered rock fill dams. After development of the computer model, its validation has been confirmed using experimental data. Then a series of experiments have been designed to evaluate the flow discharge through two layered rock fill dams. In these experiments, four cases of layered dam have been investigated. The results of this study indicate that in the horizontal two layered dams when the lower layer is made of the finer grained rocks, the flow discharge is less than the other arrangments. Also, in order to demonstrate the model sensitivity to grain size in each layer, a sensitivity analysis has been conducted. Also, the results indicate that in the horizontal tow layered dam for each centimeter change in the rock size of the lower layer, flow discharge changes 9.96 percent, while each centimeter change in the rock size of the top layer leads to only 4.52 percent change in the discharge. In the vertical two layered dam, for each centimeter change in the rock size of the upstream and downstream layers, the flow discharge changes 11.72 and 12.04 percent, respectively.
    Keywords: Rockfill dam, Heterogeneous dams, Finite Volume Method, Two layered dam
  • آزاده جمشیدی، جمال محمدولی سامانی*، حسین محمدولی سامانی، مهدی مظاهری
    یکی از مهم ترین اقدامات در مدیریت کیفی منابع آب زیرزمینی و سطحی، شناسایی منابع آلوده کننده احتمالی و پایش مستمر آن-هاست. ازآنجایی که نحوه ارتباط کمی و کیفی یک سیستم یکپارچه آبخوان-رودخانه و الگوی زمانی آلودگی رهاشده در منشا به سادگی قابل تشخیص نیست، نیاز به استفاده از روش های موثر شناسایی به صورت معکوس وجود دارد. در پژوهش حاضر، از رویکرد شبیه سازی-بهینه سازی برای حل معکوس معادله انتقال آلودگی در یک سیستم یکپارچه به منظور شناسایی مشخصات منبع آلاینده رهاشده در آبخوان تا رسیدن به رودخانه مجاور و حرکت در طول مسیر جریان، تنها از روی اطلاعات غلظت-زمان اندازه-گیری شده در ایستگاه کنترل رودخانه برای اولین بار استفاده شده است. به دلیل تکرارهای زیاد الگوریتم بهینه سازی در این رویکرد که منجر به هزینه محاسباتی بسیار بالایی خواهد شد، یک مدل جایگزین شبیه سازی بر اساس تیوری تابع انتقال بکار برده شد. مقایسه مدل ها و ارزیابی مزایا و معایب هرکدام برای دو مثال صورت پذیرفت. در مثال اول یک سیستم آبخوان-رودخانه فرضی و در مثال دوم به منظور لحاظ پیچیدگی بیشتر از ابعاد هندسی رودخانه کارون استفاده شد. نتایج حاکی از سرعت بیشتر مدل جایگزین پیشنهادی در بازیابی مشخصات منبع آلاینده حتی با استفاده از داده های مشاهداتی دارای خطا بوده است. یک بار اجرای مدل های شبیه سازی آلودگی در شرایط استفاده از مدل جایگزین انتقال تنها به 0/56 درصد زمان اجرای حاصل از یکپارچه سازی این مدل ها نیاز داشت که با توجه به تاثیر مستقیم آن در افزایش قابل توجه سرعت حل معکوس، استفاده از آن در سناریوهای واقعی مدیریتی و محیط زیستی که عموما با محدودیت زمان مواجه است پیشنهاد می شود.
    کلید واژگان: بازیابی تابع شدت منبع آلاینده, مدیریت کیفی منابع آب, مساله معکوس, معادله جابه جایی- پراکندگی
    Azadeh Jamshidi, Jamal Mohammad Vali Samani *, Hossein Mohammad Vali Samani, Mehdi Mazaheri
    The identification of potential pollution sources and their continuous monitoring is one of the most important measures in the quality management of groundwater and surface water resources. Since the relation between these two systems and the injected pollution pattern at the source is not easily discernible, inverse methods are recommended. In this paper, the inverse solution of the ADE equation is conducted using the simulation-optimization approach to identify the characteristics of a pollution source that is released in a confined aquifer and reaches a river, then moves along the stream to a monitoring cross-section where it is detected. The proposed case studies were not investigated before. The inverse method combines the forward model and an optimization algorithm. To speed up the computation, the transfer function theory is applied to create a surrogate transport forward model. The two approaches are compared in terms of accuracy and speed of solution for two hypothetical cases (The second example, considering the geometric dimensions of the Karun River in Iran). The result show transfer function methodology used to create a surrogate transport model is convenient, very fast compared to other existing approaches, and more accurate in the reconstruction of source characteristics even in presence of noise on observations. Moreover, each application of the transfer function to surrogate the transport process requires only 0.56 percent of the computation time of the complete simulation model. So due to its effect on significantly increasing the reverse resolution speed, it can be used for real scenarios of pollutant transport problems that generally face time constraints.
    Keywords: Advection-Dispersion Equation, Inverse problem, Quality management of water resources, Reconstruction of pollution source characteristics
  • سیامک امیری، مهدی مظاهری*، جمال محمد ولی سامانی
    بحث شناسایی و بازیابی تابع شدت منابع آلاینده ناشناخته، یکی از مهم ترین مسایل و چالش های زیست محیطی در رودخانه ها است. از این رو لزوم بهره گیری از روش های مطمین و دقیق جهت بازیابی اطلاعات مربوط به شدت زمانی و زمان رهاسازی آلودگی از منابع آلاینده در رودخانه اجتناب ناپذیر است. در هرکدام از روش های حل معکوس معادله جابه جایی- پراکندگی در رودخانه، محدودیت ها و نقاط ضعفی وجود دارد، بنابراین روشی موردنیاز است که علاوه بر دقت و کاهش محدودیت ها، پیچیدگی های شرایط واقعی رودخانه را نیز از لحاظ شرایط جریان و منابع آلاینده مورد بررسی قرار دهد. بر همین اساس یک مدل عددی مبتنی بر رویکرد ریاضی ماتریس معکوس برپایه روش تنظیم تیخونف و نتایج حاصل از اصل برهم نهی ارایه شده است. این مدل به بازیابی توابع شدت زمانی منابع چندگانه آلاینده در حالت پیچیده پرداخته و با استفاده از داده های واقعی رودخانه کارون در فاصله ایستگاه ملاثانی تا ایستگاه فارسیات در حالت یک بعدی و شرایط جریان غیرماندگار صحت سنجی شده است. در پایان علاوه بر ارایه چارچوب، نتایج محاسبات نشان می دهد که مدل معکوس مذکور به خوبی قادر است با کم ترین اطلاعات مشاهدات پایین دست و تنها با یک مرتبه اجرا تمامی توابع شدت منابع آلاینده در هر نقطه از رودخانه را بازسازی کند.
    کلید واژگان: شناسایی منابع آلاینده, مدل معکوس, روش تنظیم تیخونف, اصل برهم نهی, معادله جابه جایی- پراکندگی, رودخانه کارون
    Siamak Amiri, Mehdi Mazaheri *, Jamal Mohammadvali Samani
    It is almost three decades that finding the release time and location of pollutant sources in rivers has attracted the researchers’ and pundits’ attention. In most of the current studies related to finding the release time and the location of pollutant sources, each of the researchers has considered their own specific circumstances in kind of hypotheses and problem solution methods. In a more general study, in previous studies researchers have used three approaches for solving the inverse problem of the pollutant transport equation. The first approach (simulation-optimization methods) includes characteristics such as combining an optimization algorithm with other numerical methods of solving transport and hydrodynamic equations. The need to use computers with strong processors for solving inverse problem is a type of computational costs that can be counted as a weakness for this method (Mazaheri et al., 2015). The second approach (probabilistic and geostatistical methods) focuses on using probabilistic and geostatistical distribution. Furthermore, using this method would assist to decrease computational volume for finding inverse problem answers, and finally would reduce number of simulations. So, that is an advantage for this method.
    Keywords: Pollutant sources identification, inverse model, Tikhonov regularization method, superposition principle, Advection-dispersion equation, Karun River
  • ندا مشهدگرمه، مهدی مظاهری*، جمال محمد ولی سامانی

    انتشار آلودگی در منابع آب های سطحی و زیرزمینی یکی از مهم ترین مشکلات زیست محیطی در دنیای امروز است. در این راستا حل های تحلیلی نقش مهمی در درک بهتر مساله انتقال آلودگی، تخمین پارامترهای فرایند انتقال آلاینده و صحت سنجی حل های عددی ایفا می کنند. در این تحقیق حل تحلیلی معادله انتقال آلودگی در حالت دو بعدی به ازای شرط اولیه کلی و نیز به ازای منابع فعال آلاینده نقطه ای با الگوهای زمانی دلخواه در دامنه محدود در مجاری روباز با استفاده از تکنیک تبدیل انتگرالی تعمیم یافته به دست آمده است. به منظور ارزیابی عملکرد حل تحلیلی استخراج شده، نتایج حاصله از حل تحلیلی پیشنهادی با حل تحلیلی با استفاده از روش تابع گرین در قالب دو مثال فرضی مجزا مقایسه شد. در مثال فرضی اول، شرط اولیه به صورت تخلیه ناگهانی جرم ماده خشک در یک نقطه معین و عبارت منبع به صورت یک منبع آلاینده نقطه ای فعال با الگوی زمانی به صورت یک تابع نمایی در نظر گرفته شد. در مثال دوم، شرط اولیه مشابه با مثال اول و عبارت منبع به صورت دو منبع آلاینده نقطه ای فعال با الگوهای زمانی نامنظم لحاظ شد. کانتورهای غلظت حاصله در هر دو مثال، انطباق حل تحلیلی پیشنهادی با حل تحلیلی با استفاده از روش تابع گرین را نشان می دهد. همچنین شاخص های آماری ضریب همبستگی (R2) و میانگین خطای نسبی (MRE، Mean Relative Error) نیز کمتر از 5/0 درصد به دست آمد که عملکرد مطلوب حل تحلیلی پیشنهادی را گزارش می دهد. حل تحلیلی پیشنهادی قابلیت اتخاذ شرط اولیه دلخواه و نیز منابع آلاینده متعدد با الگوهای زمانی دلخواه را دارا بوده و می تواند به عنوان یک راه حل مبنا در صحت سنجی حل های عددی مورد استفاده قرار گیرد.

    کلید واژگان: معادله انتقال آلودگی, شرط اولیه, منابع آلاینده نقطه ای, الگوهای زمانی دلخواه, روش تبدیل انتگرالی تعمیم یافته, دامنه محدود
    Neda Mashhadgarme, Mehdi Mazaheri *, Jamal Mohammad Vali Samani

    Pollutant dispersion in environment is one of the most important challenges in the world. The governing equation of this phenomenon is the Advection-Dispersion-Reaction (ADRE) equation. It has wide applications in water and atmosphere, heat transfer and engineering sciences. This equation is a parabolic partial differential equation that is based on the first Fick’s law and conservation equation. The applications mathematical models of pollution transport in rivers is very vital. Analytical solutions are useful in understanding the contaminant distribution, transport parameter estimation and numerical model verification. One of the powerful methods in solving nonhomogeneous partial differential equations analytically in one or multi-dimensional domains is Generalized Integral Transform Technique (GITT). This method is based on eigenvalue problem and integral transform that converts the main partial differential equation to a system of Ordinary Differential Equation (ODE). In this research, an analytical solution to two-dimensional pollutant transport equation with arbitrary initial condition and source term was obtained for a finite domain in the rivers using GITT. The equation parameters such as velocity, dispersion and reaction factor were considered constant. The boundary condition was assumed homogenous. In this research, the source term is considered as point pollutant sources with arbitrary emission time pattern. To extract the analytical solution, the first step is choosing an appropriate eigenvalue problem. The eigenvalue must be selected based on Self-Adjoint operator and can be solved analytically. In the next, the eigenfunction set was extract by solving the eigenvalue problem with homogenous boundary condition using the separation of variables method. Then the forward integral transform and inverse transform were defined. By implementing the transform and using the orthogonality property, the ordinary differential equation system was obtained. The initial condition was transformed using forward transform and the ODE system was solved numerically and the transformed concentration function was obtained. Finally, the inverse transform was implemented and the main analytical solution was extracted. In order to evaluate the extracted solution, the result of the proposed solution was compared with the Green’s Function Method (GFM) solution in the form of two hypothetical examples. In this way, in the first example, the initial condition function as an impulsive one at the specific point in the domain and one point source with the exponential time pattern were considered. In the second example, the initial condition was similar to the first example and two point sources with irregular time pattern were assumed. The final results were represented in the form of the concentration contours at different times in the velocity field. The results show the conformity of the proposed solution and GFM solution and report that the performance of the proposed solution is satisfactory and accurate. The concentration gradient decreases over time and the pollution plume spreads and finally exits from the domain at the resultant velocity direction due to the advection and dispersion processes. The presented solutions have various applications; they can be used instead of numerical models for constant- parameters conditions. The analytical solution is as an exact, fast, simple and flexible tool that is conveniently stable for all conditions; using this method, difficulties associated with numerical methods, such as stability, accuracy, etc., are not involved. Also because of the high flexibility of the present analytical solutions, it is possible to implement arbitrary initial condition and multiple point sources with more complexity in emission time patterns. So it can be used as a benchmark solution for the numerical solution validation in two-dimensional mode.

    Keywords: Pollutant transport equation, Initial Condition, point sources, arbitrary time pattern, Generalized Integral Transform Technique, finite domain
  • مریم براتی مقدم، مهدی مظاهری*، جمال محمدولی سامانی
    حل مسئله معکوس انتقال آلاینده به دلیل ویژگی های خاصی همچون عدم وجود پاسخ، عدم یکتایی پاسخ و عدم پایداری بسیار مشکل و چالش برانگیز است. با توجه به پیچیدگی های مسئله مذکور، معمولا فرضیات و ساده سازی هایی در روند حل صورت می گیرد که در نهایت منجر به ارایه روش هایی می گردد که قابلیت بسط و توسعه برای کاربرد در شرایط واقعی را ندارند. در این تحقیق، روشی کاربردی برای تشخیص منابع آلاینده در رودخانه ها تحت شرایط واقعی، با لحاظ نامنظمی مقاطع و غیرماندگاری جریان و با در نظر گرفتن تاثیر توامان فرآیندهای فیزیکی و شیمیایی انتقال، توسعه داده شده است. چارچوب احتمالاتی روش ارایه شده، امکان تخمین مشخصات منبع در لحظه های زمانی بیشتر از تعداد داده های مشاهداتی و همچنین در نظر گرفتن عدم قطعیت موجود در نتایج مدل ناشی از خطا در داده های مشاهداتی را فراهم می آورد. با توجه به این که در حل معکوس معادله انتقال، حل مستقیم آن نیز موردنیاز است، در ابتدا حل معادلات جریان و جابه جایی-پراکندگی با استفاده از روش عددی تفاضل محدود صورت گرفته و سپس معادله معکوس انتقال به منظور شناسایی منابع آلاینده موجود، با استفاده از روش ژیواستاتیستیک حل می شود. نتایج اجرای مدل برای سه مثال فرضی و دو سری داده واقعی، حاکی از دقت مطلوب و پایداری عددی بالای مدل دربازیابی مشخصات منابع آلاینده حتی شرایط پیچیده و نزدیک به واقعیت و با استفاده داده های مشاهداتی ناقص و دارای خطا بود. میزان عدم قطعیت در بازیابی مشخصات منابع آلاینده هم از طریق محاسبه بازه اطمینان 95 درصد در نظر گرفته شد.
    کلید واژگان: بازیابی مشخصات منبع آلاینده, جریان غیرماندگار, مساله معکوس, معادله ی جابه جایی پراکندگی
    Maryam Barati Moghaddam, Mehdi Mazaheri *, Jamal Mohammad Vali Samani
    The inverse transport problem is very difficult and challenging to solve due to some special characteristics, including the lack of solution, non-uniqueness and instability. Regarding to these complexities, usually some simplifications are made in solution process, which ultimately leads to identification methods that cannot be extended for real-world applications. This study aims to develop a practical method for pollution source identification in rivers under realistic conditions, which considers irregular cross-sections, unsteady flow and both physical and chemical transport processes. The stochastic framework of proposed method provides the possibility of estimation of source characteristics in greater time instances than available observation data as well as consideration of uncertainty due to error in those data. Considering that direct solution is also required in the solution of inverse transport problem, at first flow and transport equations is solved by finite difference numerical scheme. Then, inverse transport equation is solved to identify active pollution sources using the geostatistical method. Results of application of the method to three hypothetical examples and two sets of real data indicated the great accuracy and numerical stability of proposed method in reconstruction of source characteristics even in complicated real-world condition and using sparse and erroneous observation data. Furthermore, the identification uncertainty was considered through 95 percent confidence interval.
    Keywords: Advection-Dispersion Equation, Inverse problem, Reconstruction of pollution source characteristics, Unsteady flow
نمایش عناوین بیشتر...
بدانید!
  • در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو می‌شود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشته‌های مختلف باشد.
  • همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته می‌توانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال