فهرست مطالب نویسنده:
مجید خیاط خلقی
-
تبخیرتعرق به عنوان فرآیند مهم چرخه آبشناسی، نقشی مهم در مطالعات اقلیم شناسی کشاورزی وهیدرولوژی دارد. هدف این پژوهش ، امکان سنجی استفاده از داده های اقلیمی دو پایگاه CFSR و CRU بجای داده های دیدبانی شده در جهت اجرای مدل (WEAP) و برآورد تبخیرتعرق پتانسیل درحوضه کرخه بوده است. تبخیرتعرق پتانسیل برآورد شده با داده-های دیدبانی شده به روش پنمن-مانتیث به عنوان معیار ارزیابی مقادیر برونداد مدل WEAP انتخاب شدند. شاخص های آماری RMSE، "R" ^"2" و NSE مابین تبخیرتعرق پتانسیل محاسبه شده از مدل WEAP با داده های پایگاه های اقلیمی CFSR و CRU با تبخیرتعرق پتانسیل بدست آمده از رابطه پنمن-مانتیث با داده های مشاهداتی به ترتیب برابر 98/1، 97/0، 67/0، 9/2، 97/0 و 27/0 محاسبه شد که نشانگر بالاتر بودن دقت داده های پایگاه CFSR در محاسبه تبخیرتعرق پتانسیل در سطح حوضه در مقایسه با داده های CRU می باشد. در مقایسه شاخص های آماری RMSE، "R" ^"2" و NSE مابین ایستگاه های واقع در حوضه، در محاسبه تبخیرتعرق پتانسیل با استفاده از خروجی های مدل WEAP با داده-های دو پایگاه مطالعاتی و همچنین تبخیرتعرق پتانسیل محاسباتی از رابطه پنمن-مانتیث با داده های مشاهداتی، این شاخص ها برای ایستگاه نهاوند با استفاده از داده های پایگاه CFSR به ترتیب برابر 79/0، 97/0 و 84/0 و ایستگاه سرآبله با داده های پایگاه CRU به ترتیب 52/0، 95/0 و 92/0 بهترین عملکرد را از خود نشان دادند. بر مبنای روش پهنه بندی اقلیمی دومارتن گسترش یافته، عملکرد داده های این دو پایگاه در محاسبه تبخیر تعرق پتانسیل در اقلیم های مدیترانه ای معتدل و نیمه خشک معتدل مطلوب ارزیابی شد
کلید واژگان: تبخیرتعرق, حوضه کرخه, داده های اقلیمی, WEAP, CFSR, CRUThe evapotranspiration , as a major component of hydrological cycle, is quite important in agricultural water management and cropping pattern. The aim of this study is to asses two different climate datasets namely CRU and CFSR for estimation of potential evapotranspiration using WEAP model, in Karkheh basin southwest of Iran. Potential evapotranspiration estimated by Penman Monteith equation using observed data were considered as the evaluation criteria for WEP model outputs Potential evapotranspiration in Penman-Monteith method with observed data, was used as a criterion for evaluating the estimated values of the WEAP model. Comparisons were made using statistical indices of RMSE, R^2 and NSE between the potential evapotranspiration simulated by the WEAP model with two climate datasets CFSR and CRU and those obtained by PM equation. The corresponding values were 0.76, 0.98, 0.87, 1.08, 0.97 and 0.7 respectively, which shows that model generates better ET estimations by using the CFSR data. Comparison between study stations using RMSE, R^2 and NSE, revealed that using the CFSR dataset in Howeyzeh station with metrics of 0.44, 0.98 and 0.97, respectively and CRU data in Howeyzeh station with corresponding values of 1.19, 0.99 and 0.80, provided best model estimations. Considering the climate of station based on extended de-Martone classification, the accuracy of CRU and CFSR datasets in estimation of potential evapotranspiration were acceptable in temperate Mediterranean, moderate semi-arid and temperate arid desert climates in the study basin.
Keywords: Evapotranspiration, Karkheh basin, climatic data, WEAP, CFSR, CRU -
امروزه، آلودگی سفره های آب زیرزمینی، یکی از جدی ترین مشکلات زیست محیطی در سراسر جهان می باشد. از مهم ترین این آلاینده ها، آلاینده های نفتی و ترکیبات آن می باشد که در اثر نشت و تراوش هنگام ذخیره سازی و یا انتقال، با نفوذ به خاک، منابع آب زیرزمینی را آلوده می کند. این ترکیبات دارای ساختار پیچیده شیمیایی و قابلیت های حل مختلف در آب زیرزمینی می باشند و بسیاری از این ترکیبات توسط میکروارگانیسم های موجود در آب تجزیه می شوند. در این تحقیق، زیست پالایی آب های زیرزمینی آلوده به ترکیبات نفتی (BTEX) در مقیاس آزمایشگاهی مورد بررسی قرار می گیرد. آزمایشات در یک تانک شنی دوبعدی انجام گردید. به منظور شبیه سازی رفتار میکروارگانیسم ها در تجزیه زیستی آلاینده ها از مدل موند دوگانه در کد RT3D استفاده گردید. مقایسه نتایج حاصل از شبیه سازی تجزیه بیولوژیکی BTEX با داده های آزمایشگاهی نشان داد که غلظت های مشاهده شده و محاسبه شده، با در نظر گرفتن شرایط آزمایشگاهی و مدلسازی ریاضی با هم مطابقت دارند. همچنین نتایج حاصل از اجرای مدل نشان داد که در شرایط با زیست پالایی و بدون زیست پالایی به ترتیب پس از گذشت سه و 27 ماه مجموع آلودگی در کل تانک به صفر می رسد. مقایسه این دو عدد حاکی از اهمیت فرآیند زیست پالایی در پاکسازی آب زیرزمینی آلوده به هیدروکربن های نفتی می باشد. در مجموع روش پیشنهاد شده در این تحقیق، جداسازی باکتری و تصفیه موفقیت آمیز بوده و می توان این روش را در مقیاس های بزرگ پیشنهاد نمود.کلید واژگان: آب زیرزمینی, زیست پالایی, میکروارگانیسم, BTEXToday, groundwater contamination has become a major environmental issue around the world. Petroleum products affect groundwater quality at many sites across the country. It mainly results from leaking or seeping of products from storage tanks or transferring pipes. These products are typically multicomponent organic mixtures composed of chemicals with varying degrees of water solubility. Many of the petroleum products are amenable to biological degradation in the aqueous phase by naturally occurring microorganisms in the subsurface. To create and maintain conditions that are conductive to microbial activity within the contaminated aqueous-phase is the main focus of this research. BTEX was selected as the petroleum contaminant to be used in a laboratory experiment. A two-dimensional sand tank was built and BTEX was injected into the sand at top of the unsaturated zone. In order to simulate the behaviour of the bacteria and to predict the long-term remediation program, RT3D model with double Monod algorithm was selected. The comparison of the observed data in laboratory experiment with simulated results showed that the calibrated model can simulate the BTEX movement and biodegradation, satisfactory. Using the calibrated model indicated that complete remediation would occur after three months with biodegradation and 27 months without biodegradation. This proved that how important is the biodegradation in long-term remediation projects. In addition, the proposed methodology in this research for isolating the bacteria and remediation was successful and can be proposed to be implemented in larger scale.Keywords: Groundwater, Bioremediation, Microorganism, BTEX
-
نظارت مستمر بر میزان تخلیه از چاه ها، میزان تغذیه به چاه ها و تغییرات سطح و کیفیت آب زیرزمینی در مدیریت منابع آب زیرزمینی بسیار حائز اهمیت است. شبکه پایش آب زیرزمینی، می تواند ارائه دهنده اطلاعات مربوط به تغییرات کمی و کیفی آب زیرزمینی باشد و از این رو می توان به پیش بینی رفتار آبخوان در آینده پرداخت. طراحی شبکه پایش، یعنی تعیین تعداد چاه های مشاهداتی موجود در شبکه پایش و نحوه توزیع و تراکم آن ها در منطقه از مسائل قابل تامل در آب زیرزمینی می باشد. در این تحقیق، روشی بر پایه بهینه سازی برای طراحی شبکه پایش سطح آب زیرزمینی ارائه شده و در آبخوان دشت اشتهارد مورد استفاده قرار گرفته است. برای بهینه سازی موقعیت چاه های مشاهداتی دو سناریوی: 1) انتخاب چاه های بهینه از بین چاه های مشاهداتی موجود در منطقه مطالعاتی و 2) افزودن چاه های پایش بهینه به مجموعه چاه های مشاهداتی موجود در منطقه مطالعاتی در نظر گرفته شده است. به منظور تهیه بانک اطلاعات مورد نیاز برای شبیه سازی وضعیت آبخوان، از درون یابی کریجینگ استفاده شده است. بهینه سازی دو هدفه شبکه پایش سطح آب زیرزمینی با اهداف کمینه نمودن مقدار ریشه مربعات میانگین خطا (RMSE) و کمینه نمودن تعداد چاه ها (معرف کمینه نمودن هدف هزینه احداث، نگهداری و قرائت چاه ها) به وسیله نسخه دوم الگوریتم ژنتیک با مرتب سازی نامغلوب (NSGA-II) اجرا شده است. نتایج نشان داد که به کمک روش پیشنهادی می توان در یک شبکه پایش موجود با دقت قابل قبولی تعدادی از چاه های مشاهداتی اضافی را حذف کرد یا در صورت کمبود چاه در شبکه موجود، تعدادی چاه به شبکه اضافه نمود.کلید واژگان: بهینه سازی دو هدفه, تغذیه چاه, درون یابی, مدیریت منابع آب زیرزمینی, NSGA-IIIn groundwater resources management, continuous monitoring of wells discharge and charge and groundwater quantitative and qualitative variations are very important. Groundwater monitoring network could provide information on quantitative and qualitative variations in groundwater situations. Hence it would be used to predict the behavior of the aquifer in the future. This study describes an optimizing method to design the optimum groundwater-level monitoring network in aquifer of Eshtehard. Two scenarios were considered to optimize the locations of the observation wells: (1) exploring optimal locations of existing observation wells and (2) adding optimal observation wells to existing well network. Kriging method was utilized to estimate groundwater-level for preparing the database. Optimization of groundwater monitoring network with two objectives (1) minimizing root mean square error and (2) minimizing number of wells, was implemented by non-dominated sorting genetic algorithm (NSGA-II). The results show that by using this method it is possible to remove redundant wells in a monitoring network or to add new wells in case of shortage of observation wells in a network having acceptable accuracy.Keywords: Two-Objective Optimization, Monitoring Network, Groundwater-Level, Interpolation, NSGA-II
-
سابقه و هدفزمانی که سیستم منابع آب با مشکلات جدی و بحران مواجه می شود می بایست جهت حل اساسی مشکل ریشه های مسبب اصلی و تاریخچه شروع مشکلات مشخص گردد تا بتوان راه حل موثری ارائه کرد. اقدامات وقتی می توانند موثر باشند که به موقع صورت گیرند در غیر این صورت هزینه بالا و تاثیر کمتری خواهند داشت. در این مقاله تاریخ هجوم آب شور به سیستم منابع آب دشت آذرشهر با استفاده از تحلیل آماری و سیستم اطلاعات جغرافیایی شناسایی و علت موثر واقع نشدن اقدامات بحث شده است و درنهایت به ارزیابی اثرات آن در تامین نیازهای 20 سال آینده در نرم افزار WEAP پرداخته شده است.مواد و روش هاتغییرات وارده بر دستگاه ها معمولا تدریجی است تا اینکه این اثرات کوچک جمع شده و از آستانه تحمل سیستم بالاتر رود.در این تحقیق با استفاده از داده های کیفیت آب زیرزمینی،تراز آب زیرزمینی دشت آذرشهر و همچنین تراز دریاچه ارومیه تاریخ پیشروی عمده و هجوم آب شور به آبخوان اواخر سال 1379 بعد از حدود 5 سال خشک سالی متوالی مشخص گردید. با استفاده از شبکه عصبی تغییرات منابع برای 20 سال آینده پیش بینی و با توجه به نیازها به ارزیابی اثرات تغییر در تامین نیازهای 20 سال آینده در نرم افزار WEAP بر اساس سناریو سال آبی پرداخته شده است .یافته هادر اثر 5 سال خشک سالی متوالی برداشت ها از آبخوان به سرعت افزایش یافته، و از انجاییکه هیچ اقدام سازه ای قابل توجه و علی الخصوص اقدامات غیر سازه ای (مولفه های حکمرانی خوب) از قبیل شفافیت (دسترسی کامل تمام گرودارن به داده های اطلاعاتی) و مشارکت تمام گرودارن در حل مشکل و نهایتا پاسخگویی کافی در برابر عدم اقدامات موثر وجود نداشته، اثرات تجمعی این 5 سال خشک سالی موجب تغییر بزرگی در سیستم شده است.در اثر این تغییر، ظرفیت سیستم به شدت متاثر شده و امکان تامین نیازهای آتی در دشت مقدور نخواهد بود و این موضوع پایداری اقتصادی و اجتماعی منطقه را به شدت تهدید می کند.نتیجه گیریتغییر بزرگ وارده بر سیستم منابع آب آذرشهر پس از 5 سال خشک سالی متوالی در انتهای سال1379 بانفوذ گسترده آب شور از محدوده جزیره اسلامی به آبخوان رخ داده است.اقدامات سازه ای صورت گرفته به قدری کوچک بوده که نتوانسته اثر این تغییر واردشده بر سیستم را خنثی کند و در عمل تا سال1393 شوری آب زیرزمینی گسترش یافته است.اگر بخواهد سطح کشت سال آبی 1394-1395 در 20 سال آینده حفظ شود و مقدارسطح شور شده از سطح شور شده سال آبی 1394-1395فراتر نرود، در تامین نیاز کشاورزی 16 تا 18میلیون مترمکعب کمبود خواهد بود. می توان با مدیریت تقاضای آب کشاورزی با اجرای طرح های تحت فشار و قطره ای به صورت پله ای (هر 5 سال 5%) این کمبود را به 13 میلیون مترمکعب در انتهای دوره 20 ساله و با کاهش سالیانه 1% از اراضی آبی زراعی در کنار مدیریت تقاضای آب کشاورزی این کمبود را در انتهای دوره 20 ساله به 10 میلیون مترمکعب کاهش داد.کلید واژگان: هجوم آب شور, سیستم منابع آب دشت آذرشهر, شبکه عصبی, GIS, WEAPBackgroundWhen the water supply system faces serious problems and crises, it is necessary to identify the root causes and the history of the problems, in order to provide an effective solution. Measures can be effective when timely; otherwise they will have a high cost and less impact. In this paper, the history of salt water influx into the water resources system of AZARSHAHR plain was identified using the statistical analysis and GIS, and the reason for the ineffectiveness of the actions has been discussed, and ultimately evaluated its effects on supply the demand of the next 20 years in WEAP software.Materials and MethodsChanges in systems are usually gradual until these small effects accumulate and rise above the threshold of tolerance. In this study, using groundwater quality data, groundwater water level and Lake URMIA level, the date of the influx of saline water into aquifer was identified in late 2000 after five years of drought. Using the neural network, resource changes for the next 20 years are anticipated and according to the demands, assess the effects of change in supply the demand of the next 20 years will be evaluated in the WEAP software based on the water Year scenario.ResultsAs a result of five consecutive droughts, the extraction of the aquifer have increased rapidly, and since no significant structural measure, and in particular, non-structural measures such as transparency (full access to data), and the participation of all stakeholders in solving the problem and eventually lack of adequate responses to the lack of effective measures, the cumulative effects of these 5 drought years have brought about a big change in the system. Due to this change, the system's capacity was severely affected and the possibility of supply the future demands in the plain would not be possible, which seriously threatened the economic and social sustainability of the region.ConclusionA large change occurred on the AZARSHAHR water supply system after five consecutive drought years at the end of 2000 with a large influx of saline water from the Islamic island to the aquifer. The structural measures undertaken were so small that failed to neutralize the effect of this large change. In practice, salinity of groundwater has expanded by the year 2014. If it wants keep the crop of 2015-2016 in the next 20 years, there will be a deficit of 16 to 18 million cubic meters in supply of agricultural demands. With management of agricultural water demand, with the implementation of Drip irrigation system In the form of stepping up (every 5 years 5%) will reduce this deficiency to 13 million cubic meters at the end of the 20-year period, with an annual decline of 1% of arable crops along with management Agriculture demand will reduced this deficit to 10 million cubic meters at the end of the 20-year period.Keywords: The influx of salt water, water resources system of AZARSHAHR plain, neural network, GIS, WEAP
-
هدایت هیدرولیکی یکی از مهم ترین خصوصیات هیدرولیکی است که حرکت آب در محیط متخلخل را کنترل می کند. ازاین رو برآورد دقیق آن در ارزیابی میزان تبادل آب بین جریان های سطحی و زیرزمینی از اهمیت فراوانی برخوردار است. در این مطالعه از 12 رابطه تجربی مبتنی بر آنالیز اندازه ذرات و 4 معادله نفوذ به منظور برآورد هدایت هیدرولیکی 3 نوع رسوب در عرصه پخش سیلاب جارمه در استان خوزستان استفاده شد و نتایج حاصله با هدایت هیدرولیکی اندازه گیری شده توسط آزمایش استوانه های مضاعف مقایسه و ارزیابی شدند. نتایج به دست آمده از روابط تجربی نشان داد که در 9 رابطه بیش برآورد یا کم برآورد مشاهده می شود و 3 رابطه نزدیک به مقادیر اندازه گیری شده، برآورد کرده اند. رابطه هیزن بیشترین بیش برآورد، رابطه اسلیچتر بیشترین کم برآورد و رابطه شفرد بهترین برآورد را داشته است. درمجموع، روابط تجربی به منظور قابل استفاده بودن نیاز دارند تا ضرایب C در آن ها اصلاح شود. نتایج به دست آمده از معادلات نفوذ نشان می دهد که هر 4 معادله نفوذ، برآورد قابل قبولی از هدایت هیدرولیکی داشته اند و اختلاف معنی داری بین آن ها مشاهده نمی شود. در بین این معادلات، کاستیاکوف و گرین-امپت بهترین معادلات بوده اند.کلید واژگان: هدایت هیدرولیکی, روابط تجربی, معادلات نفوذ, استوانه های مضاعف, خوزستانHydraulic conductivity is an important parameter for the control of water flow through porous media. Hence, accurate estimation of the parameter is important for evaluating of flow exchange between surface water and groundwater. In this study, 12 empirical formulae based on grain-size and 4 infiltration equations were used for estimating hydraulic conductivity on 3 sites in Jarmeh flood spreading system, Khuzestan Province. Results were evaluated using measured hydraulic conductivity by double rings infiltrometer. The results of the empirical formulae showed that 9 formulae were overestimated or underestimated and 3 formulae were close to measured values. Hazen formula give the largest overestimation and Slitcher formula give the largest underestimation and Shepherd formula is the best one. Generally, in order that the empirical formulae to be applicable, the C coefficients should be calibrated. The results of the infiltration equations showed that all of 4 equations were successfully estimated hydraulic conductivity and there are no significant differences between them. Among the equations, Kastiakov and Green-Ampt were the best of them.Keywords: Hydraulic conductivity, Empirical formulae, Infiltration equations, Double Rings, Khuzestan
-
پایش کمی آب زیرزمینی، با هدف بررسی و تعیین عوامل موثر در رفتار آبخوان ها نقش به سزایی در مدیریت آب زیرزمینی هر منطقه دارد. بنابراین برای مطالعه تغییرات زمانی و مکانی سطح آب زیرزمینی، شبکه پایش کمی آب زیرزمینی مورد نیاز است. در تحقیق حاضر طراحی بهینه بلندمدت شبکه پایش سطح آب زیرزمینی به کمک روشی بر پایه بهینه سازی در آبخوان دشت اشتهارد انجام گرفته است. پایگاه داده مورد نیاز، به کمک درون یابی کریجینگ تهیه شده است. بهینه سازی شبکه چاه ها توسط نسخه دوم الگوریتم ژنتیک با مرتب سازی نامغلوب (NSGA-II) با اهداف کمینه نمودن مقدار ریشه مربعات میانگین خطا (RMSE) و کمینه نمودن تعداد چاه ها اجرا شده است. در بخش شبیه سازی مسئله از درون یابی وزن دهی فاصله معکوس (IDW) برای مقادیر سطح آب زیرزمینی محاسباتی استفاده شد و با مقادیر مشاهداتی تهیه شده در پایگاه داده مقایسه شدند. نتیجه این تحقیق، ارائه یک جبهه پرتو با نمایش تعداد چاه در مقابل RMSE متناظر آن بود که می تواند دستورالعملی برای طراحی شبکه پایش کمی آب زیرزمینی باشد. به این صورت که با تعیین دقت لازم در داده های حاصل از شبکه پایش می توان تعداد چاه ها و موقعیت آن ها را در منطقه مطالعاتی مشخص نمود.کلید واژگان: بهینه سازی دوهدفه, شبکه پایش سطح آب زیرزمینی, کریجینگ, IDW, NSGA, IIGroundwater monitoring plays a significant role in groundwater management to control aquifer behavior. Thus, a groundwater monitoring network is required to control spatial and temporal fluctuations of groundwater characteristics. This study describes a new optimization method to design an optimum groundwater-level monitoring network and was implemented on Eshtehard aquifer. Database of the study was provided by kriging interpolation. Optimization of groundwater monitoring network was implemented by Non-Dominated Sorting Genetic Algorithm II (NSGA-II) with two objective functions of minimizing the root mean square error (RMSE) and minimizing the number of network wells which representing the cost of constructing, maintenance service and collecting data. Inverse Distance Weighting (IDW) was used to compute the groundwater-level in simulation part of optimization. The result of the study is a Pareto front showing the number of wells and corresponding RMSE which would be a guideline for groundwater monitoring network design. By selecting the required accuracy of the monitoring network data, the number of observation wells and their locations in the study area would be demonstrated.Keywords: Two, Objective Optimization, Groundwater, Level Monitoring Network, Kriging, IDW, NSGA, II
-
تحلیل جریان های غیر آرام درون بسترهای آبرفتی درشت دانه در مسائل مختلف مهندسی عمران، نفت و گاز، زمین شناسی و... کاربرد های زیادی دارد. از آنجایی که رابطه دارسی برای تحلیل جریان های انتقالی و آشفته، اعتبار نداشته، پس لازم است از رابطه های غیردارسی استفاده شود. رابطه های غیردارسی به دو گروه توانی و دوجمله ای تقسیم بندی می شوند. رابطه دو جمله ای در دامنه گسترده ای از تغییرات سرعت، دقت بیشتری نسبت به رابطه توانی داشته و اعتبار آن از طریق تحلیل ابعادی و معادلات ناویه- استوکس تایید می شود. تا کنون تحلیل جریان غیر دارسی آزاد و تحت فشار، برای شرایطی که خطوط جریان به نسبت موازی است، توسط تعداد زیادی از پژوهشگران ارزیابی شده است. پژوهش های انجام شده در تحلیل جریان غیر دارسی همگرای تحت فشار حاکی از آن است که اولا رفتار این نوع جریان با جریانی که در آن خطوط جریان به نسبت موازی است، متفاوت است. ثانیا رابطه دو جمله ای در تحلیل این نوع جریان اعتبار داشته و دقت خوبی دارد. در این پژوهش با ساخت دستگاه آزمایش نیمه استوانه ای شکل به قطر 6 و ارتفاع 3 متر، آزمایش های زیادی انجام شد که نتایج آن ها نشان می دهد که رفتار جریان های شعاعی با سطح آزاد، با رفتار جریان تحت فشار همگرا و با رفتار جریان غیر دارسی، که در آن خطوط جریان به نسبت موازی است، فرق می کند.
کلید واژگان: آبرفت درشت دانه, جریان غیر دارسی, جریان شعاعی آزاد, رابطه دوجمله ایAnalysis of non-laminar flows in coarse alluvial beds have many applications in different fields such as oil and gas, civil and geology engineering. Since the Darcy equation doesn’t work for analyzing turbulent and transitional flows, we are forced to use nonlinear relationships, divided into two groups of exponential and binomial. The binomial relationship has more accuracy in a vast domain of speed variations than exponential relationship, as its validity has been confirmed through dimensional analysis and Navier- Stokes's equations. Until now, the non-Darcy flow analysis in conditions with relatively parallel flow lines, for free surface and under-pressure states, has been evaluated by many researchers. The researches carried out about the analysis of non-Darcy under pressure flow with convergent lines indicated that a) the behavior of this flow is different from the one with relatively parallel flow lines, b) the binomial relationship works well in the analysis of this flow, with a great accuracy. In this research, an experimental setup with a semi cylindrical shape with a diameter of 6 m and height of 3 m was constructed. The results of experimental research showed the behavior of radial flows with free surface differs from convergent under-pressure flow and from that of non-Darcy flow with relatively parallel streamlines. -
نیترات یکی از مهم ترین آلاینده هایی است که از منابع مختلف مانند کودهای شیمیایی، آفت کش ها و یا فاضلاب های خانگی و صنعتی وارد آب های زیرزمینی می شود. در این پژوهش به منظور مدیریت بهینه آبخوان های آلوده به نیترات، از مدل شبکه عصبی مصنوعی برای شبیه سازی تغییرات غلظت نیترات استفاده شد و به منظور استخراج مقادیر بهینه برداشت از آبخوان آب زیرزمینی، با حفظ محدودیت غلظت نیترات در حد استاندارد، از یک مدل بهینه ساز استفاده شد. برای دستیابی به این هدف از مدل بهینه سازی مجموعه ذرات بهره گرفته شد. با توجه به این که در سال های اخیر، آلودگی غلظت نیترات در آبخوان کرج افزایش یافته است، بخشی از این آبخوان به عنوان مطالعه موردی در نظر گرفته شد. پارامترهای ورودی مدل شبکه عصبی مصنوعی، شامل میزان برداشت در طول فصل بررسی و فصل قبل، مقادیر غلظت نیترات در فصل قبل، ضخامت لایه اشباع و طول و عرض جغرافیایی هر ناحیه بود؛ این پارامترها پس از آنالیز حساسیت، انتخاب شدند. نتایج این پژوهش نشان می دهد که بر اساس الگوریتم بهینه سازی مجموعه ذرات، مدیریت بهینه غلظت نیترات، مستلزم کاهش و یا افزایش برداشت از نواحی مختلف نسبت به شرایط فعلی برداشت در منطقه است. لذا با ثابت نگه داشتن کل برداشت از محدوده و با اندکی تغییرات منطقه ای در میزان برداشت در آبخوان آلوده کرج، می توان از افزایش غلظت نیترات در نواحی بحرانی جلوگیری نمود.
کلید واژگان: غلظت نیترات, آبخوان کرج, شبکه عصبی مصنوعی, بهینه سازی مجموعه ذراتNitrate is one of the most important groundwater pollutants with such different sources as chemical fertilizers, pesticides, or domestic and industrial wastewater. In this research, the optimal operation of groundwater wells in aquifers with nitrate pollution is investigated using simulation and optimization techniques. For the simulation part, an artificial neural network (ANN) model is developed, and for the optimization model, the particle swarm optimization (PSO) is used. Considering the high nitrate concentration in Karaj area and its increase in recent years, the northern part of this aquifer is selected as a case study to apply the proposed methodology. A seasonal ANN model is developed with input layers including well discharge in the current and previous seasons, nitrate concentration in the previous season, aquifer thickness, and well coordinates, all selected based on sensitivity analysis. The results of PSO algorithm shows that nitrate concentration can be controlled by increasing or decreasing well discharge in different zones. Therefore, it is possible to reduce nitrate concentration in critical areas by changing the spatial distribution of groundwater extractions in different zones keeping the total discharge constant.Keywords: Nitrate Concentration, Karaj Aquifer, Artificial Neural Network, Particle Swarm Optimization -
انتخاب یک روش میان یابی بهینه برای تخمین ویژگی های یک منطقه در نقاط نمونه گیری نشده نقش مهمی در مدیریت داده ها دارد. یکی از شاخص های مهم در بررسی وضعیت کیفیت آب های زیرزمینی هدایت الکتریکی است. هدف ازانجام این پژوهش انتخاب مناسب ترین روش میانیابی به منظور بررسی و تحلیل مکانی میزان شوری آب های زیرزمینی دشت سرخون می باشد. در این راستا با استفاده از نرم افزار ARC GIS 9.3 نتایج روش های مختلف میانیابی از جمله کریجینگ معمولی، کریجینگ ساده و روش های معین مانند عکس فاصله (IDW)، تابع شعاعی (RBF)، تخمینگرموضعی (LPI) و تخمین گر عام (GPI) بررسی شد. نتایج نشان داد که روش تابع شعاعی و روش کریجینگ معمولی به دلیل دارا بودن R بالاتر و RMSE و MBE کمتر، روش های قابل اعتمادتری هستند. در نهایت با مقایسه بین 2روش مشخص شد که روش کریجینگ معمولی دارای صحت بیشتری می باشد. (قابل اعتمادتر است) بر این اساس نقشه تغییرات شوری دشت سرخون با روش کریجینگ معمولی تهیه شد و بر مبنای آن آب زیرزمینی دشت سرخون از نظر کیفیت بر اساس دیاگرام شولر در چهار کلاس قابل قبول (5/41درصد)، نامناسب (31/25درصد)، بد(5/22درصد) و موقتا قابل شرب (89/10درصد) قرارگرفته است. همچنین از نظر استفاده برای کشاورزی در دو کلاس مشکل کم تا متوسط (8/64درصد) و مشکل شدید (2/35) قرار گرفت.
کلید واژگان: شوری, میان یابی, کریجینگ, دیاگرام شولر, دشت سرخونSelecting an optimal interpolation method to estimate characteristics of an area of sampling points is not an important role in data management. One of the important indicators of quality of underground water is the electrical conductivity. Purpose of this study to select a suitability interpolation method from to evaluate and analyze the groundwater salinity SARKHON plain. To this appreciate with use ARC GIS software result of interpolation deferent such as conventional (OK), simple Kriging (SK), and certain procedures such as inverse distance weighted (IDW), radial basis function (RBF), estimated (LPI) and (GPI) was used. The results showed that the specific methods for mapping changes in the EC, (RBF) due to higher R and lower RMSE and MBE are more suitable than other methods determined by the method of by Kriging, ordinary Kriging (OK), the RMSE and MBE having higher and lower R is better than other methods. Conclusion Comparing RBF and is OK with the OK method due to the higher and lower RMSE and MBE ratio RBF method was therefore preferred as a method for mapping changes in salinity, SARKHON plain selection is final. The results show that the quality of drinking water, groundwater SARKHON plain on the diagram in its class (41/5 percent), poor (25/31), Bad (22/5%) and temporary potable (10/89 percent) is located. Plain dark gray and quality of groundwater for agricultural use in two class, the problem of low to moderate (64/8%) and (35/2%) severe problem.Keywords: salinity, interpolation, Kriging, Sholer diagram, Sarkhon plain -
در سال های اخیر، محدودیت منابع آبی و رشد روزافزون جمعیت، سبب توجه به مسائل کمی بهره برداری از منابع آب موجود شده است. از سوی دیگر، آلودگی های دائمی و ناگهانی آبها به عنوان تهدید زیستی همواره مورد توجه بوده است به گونه ای که با وقوع آلودگی زیستی در سامانه های آبی یک بحران ملی می تواند تولید می شود. اما از آنجا که در سامانه مخزن اهداف و مطلوبیت های گوناگون و متضادی در کنار هم دیگر وجود دارند؛ اتخاذ تصمیم مناسب با در نظرگیری کلیه جوانب، کاری مشکل و پیچیده می باشد. به همین منظور در چنین شرایطی برای ایجاد سازش و مصالحه بین اهداف و مطلوبیت های متعارض، استفاده از روش رفع اختلاف می تواند راهکار مناسبی باشد. جهت انجام مطالعه، تخصیص های شرب و کشاورزی سد کرج که یکی از راهبردی ترین سدهای کشور از نظر تهدیدات کیفی می باشد، درنظر گرفته شده است. در این تحقیق، ابتدا مدل رفع اختلاف نش به عنوان مدل رفع اختلاف بکار برده شده است. با توجه به نتایج حاصل، مدل نش در زمان کاهش مطلوبیت های کیفی، مطلوبیت های کمی را افزایش می دهد و در نتیجه، آب با کیفیت نامناسب را به مصرف کننده تخصیص می دهد. بنابراین در این تحقیق مدل رفع اختلاف جدیدی توسعه داده شده است تا تخصیص های کمی با توجه به مطلوبیت های کیفی اصلاح شوند. بدین صورت که در شرایط بحران کیفی، تخصیص آب با کیفیت نامناسب، کمتر و با افزایش مطلوبیت کیفی افزایش تخصیص وجود خواهد داشت.
کلید واژگان: تهدیدات کیفی در مخازن, تخصیص بهینه, رفع اختلافIn recent years، limitation of water resources and the increasing trend of population growth cause the quantity issues on water supply. On the other hand، permanent and sudden pollution of waters as a biological threat has always been of high importance، because occurrence of biological pollution in water systems produces national crisis. However، since there are various and contradictory goals and utilities in reservoir systems، making proper decisions considering all aspects is a complex issue. A good strategy to compromise between the contradictory goals and utilities would be conflict resolution methods. To perform this study the allocations of drinking and agricultural waters of the Karaj dam، as one of the most strategic dams in Iran in the case of quality attacks، has been used. In this study، Nash model has been used as the conflict resolution method. According to the results، when there is a decrease in the quality aspects of water، Nash model assigns the priority to the quantity ones and allocates low-quality water to the consumers. Thus، a new conflict resolution method has been developed so that the allocations are modified according to the quality aspects. Thus، low-quality water is less allocated while more allocation is made along with an increase in the quality utility.Keywords: Quality attacks in reservoirs, optimal allocation, Conflict resolution -
در این تحقیق، کاربرد برخی روش های بهره برداری زمان حقیقی بر روی سامانه تک مخزنی کارون 4، به منظور کاهش کمبود مجموع نیازهای شرب، صنعت و کشاورزی بررسی شده است. این روش ها شامل سیاست بهره برداری استاندارد1 (SOP)، برنامه ریزی پویای تصادفی2 (SDP) و انواع منحنی های فرمان بهره برداری با درجه های توانی مختلفی از آورد و حجم ذخیره مخزن می باشند. جهت رتبه بندی روش های مزبور از روش تصمیم گیری چندشاخصه الکتر 1 3 (ELECTRE I) با ترکیب شاخص های تابع هدف و معیارهای عملکرد کارآیی مخزن (اعتمادپذیری، برگشت پذیری و آسیب پذیری) استفاده شده است. این رتبه بندی در دو حالت مختلف با درنظر گرفتن: (1) معیارهای کارآیی و (2) تابع هدف و معیارهای کارآیی و با وزن های یکسان برای کلیه شاخصها صورت گرفته است. بدین طریق پس از مقایسات صورت گرفته منحنی های فرمان مطرح شده به عنوان سیاست مناسب در بهره برداری به هنگام برگزیده شده اند که با آزمون منحنی برگزیده برای سال های آماری خشک، نرمال و مرطوب، اعتبار این مدل ها اثبات شده است.
کلید واژگان: الکتر 1, منحنی فرمان بهره برداری, _ بهره برداری به هنگام, معیارهای عملکرد مخزنIn this research, application of some real-time operation methods on a single-reservoir system, Karoon IV, with decreasing sum of drinking, industry and agriculture deficit has been considered. These methods include standard operation policy (SOP), stochastic dynamic programming (SDP) and some types of operational rule curves with different orders of inflow and reservoir storage volume. To rank aforesaid, a multiattribute decision method, ELECTRE I, with combination of indices, objective function and reservoir performance criteria (reliability, resiliency and vulnerability) has been used. This ranking is accomplished in two different states including: (1) performances criteria and (2) objective function and performance criteria using the same weights for all criteria. Results show that rule curves were selected as the suitable policy in real-time operation and models validation has been presented by testing nominated curve for dry, normal and wet years. -
روش تحلیل پویایی سیستم یکی از روش های شبیه سازی است که به صورت شی گرا و مبتنی بر روابط بازخورد است. این روش علاوه بر تشریح پویایی سیستم های پیچیده، می تواند قابلیت مدل سازی ساده و راحت را برای کاربر ایجاد کند و به عنوان ابزاری مفید در تصمیم گیری در مسائل مهندسی به کار رود. در این مقاله، با استفاده از روش تحلیل پویایی سیستم و به کمک معادلات بیلان آبی در سطح خاک و ناحیه غیر اشباع، عملکرد یک سیستم زهکشی زیرزمینی در شرایط غیر ماندگار به طور کامل مدل سازی شد؛ و به منظور بررسی نتایج مدل، علاوه بر آنالیز حساسیت و آزمون شرایط حدی، مطالعه موردی روی مزرعه 25 هکتاری ARC 2-5 واقع در اراضی تحقیقاتی مرکز تحقیقات نیشکر واحد امیرکبیر که یکی از واحدهای هفتگانه طرح توسعه نیشکر است، صورت گرفت. آبیاری این مزرعه در اوایل سال 1383 شروع شد و 5 ماه طول کشید. با اجرای مدل فوق، تاثیر هر یک از عوامل موثر بر مدیریت تراز سطح آب و مقدار خروجی زه آب به صورت روزانه بررسی شد. تجزیه و تحلیل آماری بین مقادیر مشاهده ای و شبیه سازی شد نشان داد که انحراف معیار برای سطوح ایستابی و شدت زه آب خروجی به ترتیب 2/10 سانتی متر و 13/0 سانتی متر بر روز است. نتایج حاکی از آن است که مدل حاضر می تواند به عنوان ابزاری مناسب برای طراحی و مدیریت سیستم های زهکشی برای مشاوران، کارفرمایان، پیمانکاران، و سایر علاقه مند این رشته به کار گرفته شود.
کلید واژگان: تحلیل پویایی سیستم, تراز سطح آب, زه کشی زیرزمینی, شرایط غیر ماندگار, کشت و صنعت نیشکر امیرکبیرThe system dynamics technique is an object-oriented approach that studies and manages complex feedback systems. Its merits include the friendly and easy development and improvement of a model. It is also used as a decision tool for engineering problems. In this paper, the system dynamics technique was used to simulate the performance of a subsurface drainage system in an unsteady state. The model was validated using experimental field data collected from sugar cane farms in Khuzestan. The effect of different parameters on daily water table level and drainage discharge was investigated. The standard error (SE) index was calculated to determine the agreement between the observed and simulated values for water table and drainage discharge. The results indicated that the SE for water table and drainage discharge were 10.2 cm and 0.13 cm per day, respectively. In addition, the predicted upward flux in the soil showed that it can compensate for part of the water required during the irrigation season.
Keywords: Amir Kabir Sugar, Cane, System Dynamics, Subsurface Drainage, Unsteady State, Water Table Level -
سدهای بزرگ و کوچک ساخته شده در ایران که اکنون در حال بهره برداری می باشند یا فاقد قانون بهره برداری اصولی و مناسب هستند و یا به دلیل تغییر در حجم تقاضا و حجم مخزن از زمان ساخت تاکنون، دستورات بهره برداری آنها تغییر کرده است. لذا برای استفاده صحیح و اصولی از جمله مخازن سدها، باید یک سیاست بهره برداری صحیح و اصولی تعیین شود. سد وشمگیر نیز پس از حدود 30 سال بهره برداری دچار کاهش حجم ذخیره شده و نیازهای پایین دست آن تغییر کرده است. لذا این تحقیق با هدف بررسی وضعیت فعلی بهره برداری و ارایه سیاست بهره برداری بهینه و مناسب برای مخزن سد صورت گرفته است. بر همین اساس با استفاده از الگوی برنامه ریزی خطی، مدل بهینه سازی بهره برداری از مخزن سد مورد نظر توسعه داده شد. با استفاده از داده های جریان ورودی و نیازها و تبخیر شبیه سازی سیستم مخزن انجام گرفت و منحنی های فرمان با قابلیت های اعتماد 50، 75، 85 و 95 درصد برای بهره برداری بهینه و مناسب از مخزن ارایه گردید. نتایج بدست آمده نشان می دهند که سیاست بهره برداری کنونی مخزن تنها در ماه های پرآب توانایی تامین نیازها را دارد، در صورتی که ماه های بحرانی مصرف، ماه های کم آب هستند. ضمن این که در این سیاست روی سیلاب های احتمالی مدیریتی اعمال نشده و سرریزهای شدیدی در تعدادی از ماه ها و سال های آماری دیده می شود. میزان ذخیره مخزن با استفاه از برنامه ریزی خطی در حدود 17 درصد بیشتر از روش بهره برداری کنونی مخزن برآورد گردید. میانگین تامین نیاز ماهانه با استفاده از روش های بهره برداری S و SQ به ترتیب در حدود 46.23 و 47.63 درصد، می باشد در صورتی که این مقدار در روش بهره برداری کنونی مخزن در حدود 38.7 درصد می باشد.
کلید واژگان: برنامه ریزی خطی, بهینه سازی, شبیه سازی, بهره برداری از سد, منحنی فرمان و سد وشمگیر
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.
©2000-2025 magiran.com All Rights Reserved.