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 masoud karbasi

  • سمیرا طالبی، قربان مهتابی، مسعود کرباسی، مسعود اکبری

    در سدهای مخزنی، یکی از روش های افزایش دبی عبوری سرریزهای مدور قایم و کاهش شرایط وقوع جریان های گردابی، اصلاح شکل ورودی سرریز می باشد. برای رسیدن به این هدف، سرریز با ورودی نیلوفری، گلبرگی، کلید پیانویی و زیگزاگی پیشنهاد شده است. در این تحقیق شکل جدید ورودی سرریزهای مدور قایم به فرم پاپیونی معرفی شد و با انجام یک سری آزمایش ، ضریب دبی جریان در این نوع سرریزها مطالعه شد. سرریزهای پاپیونی با زوایای مختلف پاپیون (60 تا 150 درجه) در دو حالت وجود کمان میانی و بدون آن (با طول کلی یکسان سرریز) استفاده و نتایج حاصل با یک سرریز نیلوفری مقایسه شد. نتایج نشان داد که در مدل های پاپیونی بدون کمان میانی، افزایش زاویه پاپیون منجر به کاهش تداخل جریان و افزایش دبی عبوری از سرریز می شود، به طوری که مدل B-150 (با زاویه بین پاپیون برابر 150 درجه) دارای ضریب دبی بالاتری نسبت به سایر مدل های پاپیونی بود. این مدل سرریز پاپیونی نسبت به سرریز نیلوفری نیز دارای عملکرد هیدرولیکی بهتری بود (10 درصد). همچنین مزیت اقتصادی آن نسبت به سرریز نیلوفری بالاتر بود (31 درصد). در مدل های پاپیونی با کمان میانی، تغییر زاویه پاپیون برروی ضریب دبی جریان اثر محسوسی نداشت و عملکرد هیدرولیکی آنها نسبت به سرریز نیلوفری پایین تر بود (9/7-5/3 درصد).

    کلید واژگان: سرریز پاپیونی, سرریز نیلوفری, شفت قائم, ضریب دبی}
    Samira Talebi, Ghorban Mahtabi, Masoud Karbasi, Masoud Akbari
    Introduction

    A spillway is a structure used to provide the controlled release of water from a dam or levee downstream, typically into the riverbed of the dammed river itself. One of the types of spillway used in dams is vertical shaft spillway or the same as morning glory spillway. One of the methods to increase the flow rate and reduce the occurrence of vortex currents in the spillway is to modify the shape of the inlet of the spillways. In recent years, spillways with daisy, piano key and zigzag inlets have been proposed known as spiral spillways. A review of the results of previous research shows that the common goal in the study of vertical shaft spillways is to pass the flood flows with the highest possible discharge and the lowest water level and reducing the eff destructive effects of vortex currents. In previous researches, issues such as the effect of the inlet type of vertical shaft spillway and geometric parameters of the structure on the discharge coefficient and the study of vortex occurrence conditions and hydraulic flow of vertical shaft spillway. In this research a new shape of vertical shaft inlet in form of Bow-tied spillway was introduced and discharge coefficient of these spillways was investigated using a series of experiments.

    Methodology

    The experiments of this research were performed in a metal cube tank with 1.5 m length, 1 m height and 1 m width with transparent Plexiglas side walls in the hydraulic laboratory of Department of Water Engineering at Zanjan University. Bow-tied spillways were examined with different angles of the bow-tie (60-150 degree) in both cases of with middle arc and without middle arc and the results were compared with a morning glory spillway. In this research, by preparing eight bow-tie spillways and a morning glory spillway with a total length of 60 cm and considering the hydraulic conditions (H/D), 72 experiments were run to investigate the effect of the geometric shape of the spillway on the discharge coefficient.

    Results and Discussion

    Results showed that in Bow-tied models without middle arc, increase of the bow-tie angle leads to reduce the flow interference and increase of flow discharge over the spillway. So that B-150 model (with 150 bow-tie angle) had higher discharge coefficient than the other models of bow-tied. This model had better hydraulic performance than morning glory spillway (10 percent). Also, economic advantage of this model was higher than morning glory spillway (31 percent). Results of the tip position of the bow-tie spillway show in tip angle of 120 degree, the tip position of the bow-tie has a significant effect on the discharge coefficient of the spillway, but with increasing the bow tip angle from 120 to 150, the tip position of the bow-tie spillway did not have much effect on the discharge coefficient. In Bow-tied models with middle arc, change of bow-tie angle had no significant effect on discharge coefficient and hydraulic performance of these models was lower than morning glory spillway (5.3-9.7). This could be due to the interference of fall currents and the low internal area of these models.

    Conclusions

    Comparison of the hydraulic performance of bow-tie models with morning glory spillway shows that the B-150 model has the highest hydraulic performance (10%) compared to other models. On the other hand, this spillway has a better economic advantage (31%) than the morning glory spillway. In the construction of reservoir dams, especially earthen dams, the major part of the executive cost is related to the implementation of concrete structures of emergency spillway. In this situation, by choosing Bow-tied spillway with optimal geometry, a suitable economic savings can be achieved along with improving the hydraulic conditions of the flow.

    Keywords: Bow-tied spillway, Discharge coefficient, Morning glory spillway, Vertical shaft}
  • محمدمهدی جعفری، حسن اوجاقلو*، مسعود کرباسی

    منحنی مشخصه آب خاک یکی از پارامترهای فیزیکی مهم و کاربردی در مطالعات مرتبط با جریان آب در خاک شناخته می شود. روش مستقیم اندازه گیری منحنی مشخصه آب خاک مستلزم صرف زمان و هزینه بالایی است. به همین دلیل روش های غیرمستقیم متنوعی از جمله مدل های هوشمند توسعه پیدا نموده اند. در این تحقیق عملکرد سه روش شبکه های عصبی پرسپترون چندلایه (MLP)، شبکه های عصبی آبشاری (Cascade-NN) و برنامه ریزی بیان ژن (GEP) در برآورد منحنی مشخصه آب خاک مورد ارزیابی و مقایسه قرار گرفت. در این پژوهش اطلاعات اندازه گیری شده مربوط به تعداد 108 نمونه خاک مناطق جنگلی شامل درصد توزیع اندازه ذرات خاک، مقادیر رطوبت در هفت مکش مختلف و جرم مخصوص ظاهری مورد استفاده قرار گرفت. سه سناریو شامل ترکیب های مختلف از داده های ورودی تعیین و مدل های مذکور برای هر کدام اجرا شد. مقایسه مقادیر پیش بینی شده و مشاهداتی رطوبت خاک نشان دهنده عملکرد قابل قبول هر سه مدل بود؛ برای مرحله آزمون مقادیر R2 برای بهترین ساختار در سه روش شبکه های عصبی MLP، Cascade-NN و GEP به ترتیب 95/0، 96/0 و 93/0 و مقادیر RMSE نیز به ترتیب 74/3، 25/3 و 10/4 درصد بود. مقایسه نتایج سناریوهای مختلف داده ورودی نیز نشان داد، دقت و اختلاف بین نتایج مدل ها در سناریوی اول کم بود ولی در سناریوی دوم و سوم به ترتیب با اضافه شدن پارامترهای تخلخل و رطوبت نقطه ظرفیت زراعی به داده های ورودی، دقت و از سوی دیگر اختلاف بین نتایج مدل ها بیشتر شد. در نهایت شبکه های عصبی آبشاری با استفاده از تمام داده های فیزیکی اشاره شده به عنوان گزینه مطلوب شناخته شد.

    کلید واژگان: پیش بینی, رطوبت خاک, مدل های هوشمند, مکش}
    Mohammad Mahdi Jafari, Hassan Ojaghlou *, Masoud Karbasi

    One of the most important and practical physical parameters in studies of soil water flow is Soil Water Characteristic Curve (SWCC). Measuring the soil moisture characteristic curve through the direct method is expensive and time-consuming. For this reason, a variety of indirect methods including intelligent models have been developed. In this study, the performance of three models included multilayer perceptron neural networks (MLP), cascade neural network (Cascade-NN) and gene expression programming (GEP) were evaluated and compared to estimate of SWCC. The measured data from 108 soil samples, including soil particle size distribution, soil moisture in different suctions and the bulk density were used. In all models, three different input data combinations were used. Comparison of predicted and observed values of soil moisture showed acceptable performance of all three models, however, the Cascade-NN neural network model was relatively superior. The R2 values of test phase for the best structure of the neural networks (MLP), neural networks (Cascade-NN) and gene expression programming (GEP) were 0.95, 0.96 and 0.93, respectively, and the RMSE values were 3.74, 3.25 and 4.10 %, respectively. Comparison of the results of different input data scenarios indicated the low accuracy and difference between the results of the models in the first scenario, but adding the parameters of porosity and moisture at field capacity point to the input data in the second and third scenarios, increased the accuracy and difference between the results achieved by the models. Finally, it can be emphasized that the cascade-NN model was introduced as the superior option, using all the mentioned physical data.

    Keywords: Intelligent Models, Prediction, Soil moisture, suction}
  • پوریا قاسمی، مسعود کرباسی*، علیرضا زمانی نوری، مهدی سرائی تبریزی
    خشکسالی یکی از مهم ترین بلایای طبیعی می باشد که در همه ی رژیم های آب و هوایی رخ می دهد. بنابراین، پیش بینی و مقابله با آن از اهمیت بالایی برخوردار است. در پژوهش حاضر از سه الگوریتم های بهینه سازی هوشمند (الگوریتم بهینه سازی مبتنی بر آموزش و یادگیری (TLBO)، الگوریتم بهینه سازی علف های هرز (IWO)، الگوریتم ازدحام ذرات (PSO)) و الگوریتم متداول لونبرگ- مارکوات به منظور آموزش شبکه عصبی مصنوعی چند لایه، برای پیش بینی شاخص خشکسالی SPEI12 یک الی سه ماه آینده در 79 ایستگاه سینوپتیک کشور استفاده گردید. با توجه به تعداد زیاد ایستگاه های سینوپتیک، ایستگاه ها با توجه به سری های زمانی خشکسالی و با استفاده از روش K-means به پنج خوشه C1 تا C5 تقسیم شدند. نتایج با توجه به قرارگیری ایستگاه ها در خوشه ها مورد مقایسه قرار گرفتند و دقت مدل ها بر اساس آماره های RMSE) و (R2 داده های آزمون، مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج به دست آمده از این پژوهش نشان داد که در هر سه مدل پیش بینی با افزایش مقیاس زمانی پیش بینی دقت مدل ها کاهش یافته است. مقایسه بین سه الگوریتم بهینه سازی ذکر شده و الگوریتم لونبرگ- مارکوات به عنوان یک الگوریتم پرکاربرد در بهینه سازی وزن های شبکه عصبی، نشان دهنده برتری قابل توجه الگوریتم های بهینه سازی فراابتکاری است. مقایسه بین سه الگوریتم TLBO،IWO و PSO نشان داد که الگوریتم TLBO اندکی بهتر از سایر الگوریتم ها عمل می کند و نتایج دقیق تری را ارایه می کند. بهترین پیش بینی مدل های ذکر شده و بیشترین مقادیر R2 در خوشه یک (شرق، نوار جنوب و جنوب شرقی ایران) و بیشترین مقادیر RMSE و کمترین دقت مدل ها در خوشه پنج (نوار شمالی کشور) مشاهده شد.
    کلید واژگان: الگوریتم های بهینه سازی هوشمند, خشک سالی, شاخص بارش- تبخیر و تعرق استانداردشده, یادگیری ماشین}
    Porya Ghasemi, Masoud Karbasi *, Alireza Zamani Nouri, Mahdi Sarai Tabrizi
    Drought is one of the most important and damaging natural disasters in the field of water resources that occurs in all climatic regimes of the country. Therefore, predicting and dealing with it is very important. In the present study, 79 synoptic stations in Iran were selected as the study. Three meta-heuristic optimization algorithms TLBO, IWO, PSO and the conventional Levenberg-Marquadt algorithm were used to train the multilayer artificial neural network to predict the SPEI12 drought index for the next one to three months. Due to the large number of synoptic stations, the stations were divided into five clusters C1 to C5 according to the time series of the drought using the K-means method. The results were compared with respect to the location of the stations in the clusters and the accuracy of the models was evaluated based on the RMSE and R2 indices of the test data. Showed that in all three prediction models, the accuracy of the models decreased with increasing prediction time. Comparison between the three optimization algorithms mentioned and Levenberg-Marquadt algorithm as a widely used algorithm in optimizing neural network weights, showed the better performance of meta-heuristic algorithms. The comparison between the three TLBO, IWO and PSO algorithms showed that the TLBO algorithm performed slightly better than the other algorithms and provided more accurate results. R2 was observed in cluster one (eastern regions, southern strip and southeastern regions of Iran) and the highest RMSE values and the lowest accuracy of the models were observed in cluster five (northern strip strip of the country).
    Keywords: Drought, Intelligence Optimization Algorithms, Machine learning, Standardized Precipitation Evapotranspiration Index}
  • پوریا قاسمی، مسعود کرباسی *، علیرضا زمانی نوری، مهدی سرائی تبریزی

    خشکسالی یکی از مهمترین مخاطرات طبیعی است و اغلب زندگی تعداد زیادی از مردم را تحت تاثیر قرار می‌دهد و باعث خسارات اقتصادی، آسیب‌های زیست محیطی و معضلات اجتماعی می‌شود. این مطالعه برای ارزیابی روند خشکسالی، شدت و مدت آن در طی سال‌های 1988–2019 نسبت به اقلیم‌های موجود در منطقه البرز جنوبی انجام شده است. برای توصیف خشکسالی‌ها در مقیاس‌های زمانی 3، 6، 12 و 24 ماهه، از دو شاخص خشکسالی، یعنی شاخص بارش استاندارد شده (SPI) و شاخص بارش- تبخیر و تعرق استاندارد شده (SPEI) استفاده شد. در مورد محاسبه (SPEI)، تبخیر و تعرق عامل مهمی برای پایش و نظارت بر خشکسالی بود. بنابراین برای محاسبه تبخیر و تعرق از روش هارگریوز-سامانی (HS) استفاده شد. نقشه‌های شدت و مدت خشکسالی برای SPI و SPEI ارایه شدند. همبستگی SPI و  SPEIنیز مورد بررسی قرار گرفت. که در نتایج حاضر بر خلاف اقلیم‌های مرطوب، SPI با SPEI در اقلیم‌های بیش از حد خشک و خشک همبستگی خوبی نداشته و نشان دهنده اهمیت تبخیر و تعرق مرجع (ET0) برای شناسایی خشکسالی در این مناطق می‌باشد و شاخص (SPEI) دارای نتایج پایش دقیق‌تری نسبت به شاخص (SPI) می‌باشد. علاوه بر این، نقشه‌های شدت خشکسالی برای (SPI) و (SPEI) نشان داده است که منطقه با شرایط بسیار خشک مواجه بوده است و منابع آب هم در کوتاه مدت و هم در میان مدت تحت تاثیر شدت خشکسالی قرار دارند. که خشکسالی کوتاه مدت در شرق منطقه (زنجان) و خشکسالی بلند مدت در مرکز و غرب منطقه (گرمسار، سمنان، کرج، تهران) بیشتر بوده است.

    کلید واژگان: خشکسالی, شاخص های SPI و SPEI, شدت و مدت خشکسالی, ضریب همبستگی, پهنه بندی}
    Porya Ghasemi, Masoud Karbasi *, Alireza Zamani Nouri, Mahdi Sarai Tabrizi

    Drought is one of the most important natural hazards and often affects the lives of many people and causes economic damage, environmental damage and social problems. This study was conducted to evaluate the drought trend, intensity and duration during 1988-2019 in relation to the existing climates in the southern Alborz region. To describe droughts in 3, 6, 12 and 24-month time scales, two drought indices, namely standardized precipitation index (SPI) and standardized precipitation evapotranspiration index (SPEI) were used. In the case of SPEI, evapotranspiration was an important factor in monitoring drought. Therefore, (HS) method was used to calculate evapotranspiration. Drought intensity and duration maps were presented for SPI and SPEI. The correlation between SPI and SPEI was also examined. In the present results, unlike humid climates, SPI does not have a good correlation with SPEI in extremely arid and arid climates and shows the importance of reference evapotranspiration (ET0) to identify drought in these areas and the index (SPEI) has more accurate monitoring results. Relative to the index (SPI). In addition, drought intensity maps for (SPI) and (SPEI) have shown that the region is experiencing very dry conditions and water resources are affected by intense drought in the short and medium term. Short-term drought in the east of the region (Zanjan) and long-term drought in the center and west of the region (Garmsar, Semnan, Karaj, Tehran) have been more.

    Keywords: Drought SPI, SPEI indicators, Drought Intensity, duration, Correlation coefficient, Zoning}
  • مسعود اکبری*، فرزین سلماسی، هادی ارونقی، مسعود کرباسی، داود فرسادی زاده

    سرریز کلیدپیانویی نوع جدیدی از سرریزهای تاج طولانی است. به دلیل پیچیدگی هندسی این نوع سرریزها، در سال های اخیر مطالعات زیادی بر روی آنها صورت گرفته است. ایده‌ی اضافه کردن دریچه در کلیدورودی سرریزکلیدپیانویی به منظور بهبود عملکرد هیدرولیکی این نوع سرریز برای اولین بار در آزمایشگاه هیدرولیک گروه مهندسی آب دانشگاه تبریز بررسی شد. به منظور بررسی پارامترهای موثر بر روی ضریب‌دبی سرریزکلیدپیانویی دریچه‌دار نظیر: ابعاد دریچه، عمق جایگذاری دریچه در کلید‌ورودی، نسبت عرض کلیدورودی به عرض کلید‌خروجی و بارآبی روی سرریز کلیدپیانویی دریچه‌دار، از 156 داده‌ی آزمایشگاهی مربوط به سرریزهای کلیدپیانویی دریچه دار استفاده شد. همچنین با استفاده از ‌مدل‌های رگرسیون‌خطی و غیر‌خطی چند متغیره در نرم افزار متلب 2018، دو رابطه برای ضریب دبی سرریز کلیدپیانویی درچه دار ارایه شد. از میان 188 داده آزمایشگاهی برای سرریز کلید پیانویی و سرریز کلیدپیانویی دریچه‌دار، تعداد 156 داده مربوط به سرریز کلیدپیانویی دریچه دار می باشد. از این تعداد 70% به عنوان داده‌های آموزش و 30% بعنوان داده‌های آزمون مدل استفاده شد. نتایج بررسی نشان داد بارآبی روی سرریز کلیدپیانویی، نسبت عرض کلیدورودی به عرض کلید‌خروجی، عمق جایگذاری دریچه در کلید‌ورودی، ابعاد دریچه به ترتیب بیشترین تاثیر را بر روی ضریب دبی سرریز کلیدپیانویی‌دریچه‌دار، دارند. روش رگرسیون‌غیرخطی با 0/035= RMSE و 0/961= R2 و %4/526 = MARE نتایج بهتری نسبت به روش رگرسیون‌خطی با 0/061= RMSE و 0/865= R2 و %9/491 = MARE ارایه داده است.

    کلید واژگان: سرریزکلیدپیانویی دریچه دار, ضریب دبی, مد ل رگرسیون خطی چندمتغیره, مد ل رگرسیون غیر خطی چندمتغیره, مدل آزمایشگاهی}
    Masood Akbari*, Farzin Salmasi, Hadi Arvanaghi, Masoud Karbasi, Davood Farsadizadeh

    Rainfed cultivation is one of the best ways to rich the sustainable development with optimal use of green water. About 75 percent of the world's cultivated areas are rainfed, which forms important part of the international economy. For a long time rainfed cultivation has been a common method in low-rainfall areas of Iran and mentioned method is one of the main ways of producing crops yet. Rainfall is an important factor in rainfed agriculture, so its limitations and non-conformity with planting season can reduce the production efficiency. Wheat growing period consists of three seasons of the year. Rainfall in spring, fall and winter is effective on wheat growth. Cereal grains, especially wheat, are the most important food source in the world. After cereals, legumes are considered to be the main human food source and have significant nutritional and agricultural importance. In addition to being high in quality and valuable, suitable and complementary protein for cereals in the nutritional pattern, lentils are also among the legumes that stabilize the air nitrogen in the soil, which lends itself to crop rotation. Thus, intermittent cultivation of rainfed wheat with rainfed lentil is an important factor in stabilizing production in the developing countries. Given that Iran is in arid and semi-arid regions and its population is growing, it is important to plan, and evaluate the past in order to predict the future. Zanjan province is the fifth country with 6.9% of total grains production. In this study, the effect of precipitation in water requirement of these two important products and their water stress has been studied in the climatic conditions of Zanjan plain. Zanjan province is located at the longitude of 47º 10' to 50 º 5' East and the latitude of 35º 25'37º10' North. The area of Zanjan province is about 39369 square kilometers. According to the De Marten climate classification, the tropical, temperate and subtropical climatic zones can be identified at the applied level. Average rainfall over the past decade has been reported as 301 mm. For conducting this study, statistical data including meteorological and crop yield data 2004-2014 obtained from the Meteorological and Agriculture-Jahad Organization, respectively. Zanjan synoptic station with the latitude and longitude of 48º 31' East and 36º 39' North, respectively, is located 1663 meters above the sea level. In the last 50 year, the annual precipitation trend has been decreasing and this trend is affecting the water availability of rainfed plants in the region and can decrease yield of crops. Although in the long term the average temperature trend is slightly constant, the yield has also declined with decreasing rainfall. Regarding the importance of wheat and lentil in arid lands of Zanjan plain, these two main rainfed crops were investigated in this study by determining the regression relationship between yield and evapotranspiration with precipitation and water stress coefficient. The results showed that the average evapotranspiration values of wheat and lentil for Zanjan plain during the study period were 398 and 262 mm and the mean temporal stress coefficients were 36 and 33%, respectively. Regression analysis showed the highest correlation between actual evapotranspiration and yield. The highest correlation was observed between temporal stress coefficient and yield of rainfed wheat. But, in lentils this trend was different and the correlation between water stress coefficient (Ks) and yield was more than the precipitation and lentil yield. For 25% decrease in precipitation, wheat yield reduced almost 18%. Generalizing this issue, the response to water stress coefficient of the product or Ky become 1.14. The regression equation also indicated that in case of being precipitation about 300 mm, wheat yield in the area will be near one tone. For 25% decrease in precipitation, wheat yield reduced about 22%. According to figures, the fitted model was significant and well-acted; and during the growth period of these crops, lack of water supply caused water stress as well as severe yield loss. The occurrence of high tension time percentage of 25% for wheat and 20% for lentil in all years of the study period confirms that the climatic potential of the region does not reach the standard requirements of plants, so it is not possible to achieve optimal performance. Hence, new methods of tillage, conservation agriculture and supplemental irrigation are recommended for achieving high yield, as well as the expected cultivation method for crops.

    Keywords: Gated Piano Key (GPK) weir, Discharge coefficient (Cd), Multiple linear regression, Multiple nonlinear regression, Experimental model}
  • مسعود کرباسی*، سعیده دین دار
     
    سابقه و هدف
    افزایش تقاضای آب و گسترش آلودگی منبع های آب در اثر افزایش فعالیت های کشاورزی، شهری و صنعتی موجب ایجاد مشکل های محیط زیستی در بسیاری از منطقه های جهان شده است. افزایش قابل توجه بار آلودگی و گوناگونی آلاینده ها ی مختلف شهری، کشاورزی و صنعتی نیاز به مدیریت تلفیقی کمی و کیفی سیستم های منبع های آب را بیش از پیش ضروری ساخته است. پیش بینی های دقیق کوتاه مدت و بلند مدت پارامتر های کیفی رودخانه بویژه برای طراحی ساز ه های هیدرولیکی، برنامه ریزی آبیاری، بهره برداری بهینه از مخازن و برنامه ریزی محیطی ضروری است. با توجه به ویژگی های تصادفی بودن رخدادهای هیدرولوژیکی، پیش بینی وضعیت آینده آب های سطحی همیشه با نبود قطعیت هایی همراه است. هدف پژوهش حاضر، بررسی عملکرد دو نوع شبکه عصبی مصنوعی MLP و GMDH بصورت تکی و همراه با تبدیل موجک گسسته (DWT1) برای پیش بینی دو پارامتر کیفی مهم هدایت الکتریکی (EC) و نسبت جذب سدیم (SAR) در ایستگاه هیدرومتری زمانخان رودخانه زاینده رود در 1، 2 و 3 ماه آینده است.
    مواد و روش ها
    در پژوهش حاضر، داده های کیفیت آب رودخانه زاینده رود در ایستگاه زمانخان در طول سال های 1363 الی 1384 مورد استفاده قرار گرفت. از مجموع 22 سال داده، 15 سال ( کمابیش 70 درصد) برای آموزش و 7 سال ( 30 درصد) برای آزمون مدل های توسعه داده شده مورد استفاده قرار گرفتند. دو نوع موجک مادر dmey و db4 مورد ارزیابی قرار گرفتند همچنین پارامترهای آماری نظیر RMSE و R2 برای بررسی عملکرد مدل ها مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج و بحث: نتایج نشان داد که استفاده از تبدیل موجک گسسته موجب بهبود عملکرد مدل ها شده است. ترکیب های مختلفی از داده های ورودی (تاخیرهای مختلف) و دو نوع موجک های مادر مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که مدل های ترکیبی موجک-MLP و موجک- GMDH در هر دو پارامتر کیفی EC و SAR در بازه های مورد پیش بینی نسبت به مدلهای تکی MLP و GMDH دارای توانایی و دقت بالاتری در پیش بینی می باشند. نتایج مدل های بدون تبدیل موجک تنها در پیش بینی SAR یک ماه بعد عملکرد خوبی داشتند و قادر به پیش بینی های دو و سه ماه بعد نبودند. در پارامتر EC، مدل های MLP و GMDH دارای عملکرد بهتری بودند. همچنین نتایج نشان داد که استفاده از تاخیرهای زمانی سالانه موجب افزایش دقت نمی شود و در برخی موارد حتی سبب کاهش دقت نیز می گردد. بررسی انواع موجک های مادر نیز نشان داد که موجک dmey مناسبترین نوع موجک برای پیش بینی پارامترهای کیفی EC و SAR می باشد. مقایسه دو مدل موجک-MLP و موجک- GMDH نشان دهنده برتری نسبی مدل موجک-MLP بود. با افزایش بازه پیش بینی از 1 ماه تا 3 ماه آینده دقت مدل ها کاهش پیدا کرد. این کاهش دقت در پیش بینی پارمتر SAR بیشتر بود، بطوریکه R2 در پیش بینی 1 ماه بعد SAR برابر 936/0 و در پیش بینی 3 ماه بعد به 516/0 کاهش یافت. در پارامتر EC نیز R2 در پیش بینی 1 ماه بعد تا 3 ماه بعد از 981/0 به 641/0 کاهش یافت.
    نتیجه گیری
    نتایج تحقیق حاضر می تواند بعنوان مبنایی برای برنامه ریزی های آینده در مورد کیفیت آب مصرفی باشد. پیشنهاد می شود مدل بیان شده در پژوهش حاضر در دیگر رودخانه های کشور نیز مورد بررسی قرار گیرد. همچنین ترکیب دیگر مدل های هوشمند نظیر ANFIS و SVM با تبدیل موجک نیز می توانند مورد بررسی و ارزیابی قرار گیرند.
    کلید واژگان: پارامترهای کیفی آب, پیش بینی, موجک, هوش مصنوعی}
    Masoud Karbasi*
    Introduction
    Increasing water demand and water pollution due to the development of agricultural, urban and industrial activities have caused environmental problems all over the world. The significant increase in water pollution and the diversity of various urban, agricultural and industrial pollutants made the qualitative management of water resources inevitable. Short-term and long-term accurate forecasts of river quality parameters are essential for designing hydraulic structures, irrigation planning, optimal utilization of reservoirs and environmental planning. Given the stochastic characteristics of the hydrological events, forecasting the future status of surface waters is always associated with uncertainties. The purpose of the present study was to investigate the performance of two types of artificial neural networks, namely MLP and GMDH, combined with discrete wavelet transform (DWT), to forecast two important quality parameters, electrical conductivity (EC) and sodium adsorption ratio (SAR) at Zayandeh-Rood River in 1, 2 and 3 months ahead. Material and
    methods
    In this study, water quality data (EC and SAR) of Zayandeh-Rood River at Zaman Khan Station was used from 1363 to 1384. From 21 years of data, 15 years (approximately 70%) were used for training and 7 years (30%) were used to test the developed models. Two types of mother wavelet dmey and db4 were evaluated. Statistical parameters such as RMSE and R2 were used to evaluate the performance of the models.
    Results and discussion
    The results showed that the use of discrete wavelet transform improves the performance of the models. Various combinations of input data (various delays) and two types of mother wavelets were evaluated. The results showed that wavelet-MLP and wavelet-GMDH hybrid models outperform single MLP and single GMDH models at all forecasting intervals. The results of the single MLP and GMDH models were only effective in forecasting SAR one month ahead but practically could not forecast two and three months later. In the EC parameter, the MLP and GMDH models performed better. Also, the results showed that the use of annual time lags does not increase the accuracy and in some cases even reduces it. The study of the types of mother wavelets also showed that the dmey wavelet is the most suitable wavelet type to forecast EC and SAR qualitative parameters. The comparison between wavelet-MLP and wavelet-GMDH models showed the relative superiority of the former model. By increasing the forecast period from one month to three months ahead, the accuracy of the models decreased. This decrease in precision was higher in forecasting SAR parameter, e.g. in the one month forecast, R2 was 0.936 and in the 3 months ahead forecasts it was reduced to 0.516. In the EC parameter, the R2 fell to 0.641 in 3 months ahead forecasting.
    Conclusion
    The results of this study can be used as a basis for future planning for water quality. It is suggested that the model presented in this study should be considered in other rivers. Also, the combination of other artificial intelligent models such as ANFIS and SVM with wavelet transform can be evaluated.
    Keywords: Water quality parameters, Forecasting, Wavelet, Neural Network.}
  • مسعود کرباسی*، نگین میرمرسلی
    سابقه و هدف
    فرم بستر یا به عبارتی ناهمواری های بستر به شکل های مختلف در بستر رودخانه اطلاق می شود که در اثر حرکت جریان به وجود می آید و تاثیر مستقیم و مهمی روی زبری بستر و در نتیجه مقاومت در مقابل جریان و تاثیر روی پروفیل سطح آب را در پی دارد. از آن جا که محاسبات دبی- اشل رودخانه و سرعت جریان کاملا تحت تاثیر زبری قرار دارد، لذا پیش بینی دقیق شکل بستر از اهمیت زیادی برخوردار است. به دلیل تاثیر پارامترهای مختلف در شکل گیری فرم بستر رودخانه ها، تعیین معادلات حاکم بر آن مشکل بوده و مدل های ریاضی نیز از دقت کافی برخوردار نیستند. امروزه استفاده از سیستم های هوش مصنوعی به عنوان راهکاری جدید در تحلیل مسائل آبی، گسترش یافته است. هدف این پژوهش، معرفی روشی است که با استفاده از آن بتوان فرم بستر رودخانه های ماسه ای را با دقت بالایی پیش بینی نمود.
    مواد و روش ها
    در پژوهش حاضر، برای به دست آوردن نتایج بهتر و کاهش پراکندگی داده ها، داده ها به طور تصادفی به دو بخش آموزش (70 درصد) که شامل 1647 داده ی آزمایشگاهی و آزمون (30 درصد) که شامل 560 داده ی آزمایشگاهی است تقسیم شدند. روش هوشمند درخت تصمیم بر روی داده های بخش آزمون در محیط برنامه نویسی وکا کدنویسی شد و در نهایت با استفاده از الگوریتم های (Random Forest) و (Random Tree) واسنجی بر روی داده ها انجام گردید. سپس روش های تجربی وان راین، انگلند هانسن و سیمونز و ریچاردسون بر روی داده های بخش آزمون اجرا گردید.
    یافته ها
    ارزیابی نتایج به دست آمده با استفاده از معیارهای آماری مجذور میانگین مربعات خطا (RMSE)، نرخ دسته بندی صحیح (CCI) و مساحت زیر منحنی (ROC Area) انجام شده است. نتایج نشان داد که الگوریتم(Random Forest) برای داده های آزمایشگاهی با معیارهای آماری 85%CCI= درصد، 17/0RMSE=، 97/0ROC= دارای بهترین عملکرد است. از سوی دیگر با بررسی نتایج روش های تجربی مشخص شد که برای داده های آزمایشگاهی، روش وان راین با نتایج %64CCI= درصد، 07/1RMSE= دارای عملکرد بهتری می باشد. بین متغیرهای مختلف محیطی دبی، عرض، عمق، شیب، قطر متوسط ذرات رسوبی و دما برای داده های آزمایشگاهی دارای بیشترین اهمیت در پیش بینی فرم های بستر بودند.
    نتیجه گیری
    در این پژوهش برتری مدل های محاسباتی نرم در مدل سازی و پیش بینی فرم بستر مشهود بوده و مدل های اجرا شده در محیط وکا عملکرد بهتری داشتند. اصولا از آن جا که در شکل گیری فرم بستر رودخانه ها، عوامل متعددی دخالت دارند و همچنین به دلیل ماهیت پیچیده ی آن، پیش بینی این پدیده بسیار دشوار و گاهی کم دقت است. از آن جا که روش های هوش مصنوعی برای تحلیل مسائلی به کار می روند که شناخت و توصیف صریح از ماهیت مسئله وجود ندارد، بنابراین بسیاری از مسائل مربوط به فرم های بستر را می توان با این روش ها حل نمود.
    کلید واژگان: پیش بینی, درخت تصمیم, رودخانه های ماسه ای, فرم بستر, هوش مصنوعی}
    Masoud Karbasi *, negin mirmorsali
    Background and objectives
    The bed forms or in the other word, bed irregularities are structures that form due to stream flow and they have direct impact on roughness and flow resistance in sand bed rivers. Bed forms have different shapes and forms in sand bed rivers. Since river discharge and flow velocity are totally affected by roughness, accurate prediction of the shape of the bed is of great importance. Due to the influence of different parameters in the formation of the river bed form, it is difficult to determine the governing equations and the mathematical models with sufficient precise. Today, the use of artificial intelligence systems has expanded as a new way of analyzing water resources issues. The objective of this research is to introduce a method that can be used to predict the shape of the river bed with high precision.
    Materials and methods
    In the present study, the data were randomly divided into two parts of the training (70%) including 1647 laboratory data and test (30%) containing 560 laboratory data. The decision trees were coded on the data of the test section in the WEKA programming environment, and finally calibration was performed on the data by using Random Forest and Random Tree algorithms. Then the experimental methods of Van Rijn, Engelund and Hansen and Simons and Richardson were implemented on test data.
    Results
    Evaluation of the results were done using root mean square error (RMSE), Correctly Classified Instances and Roc area under curve. The results showed that the best performance reached by Random Forest algorithm for experimental data with statistical criteria of CCI=85 (%), RMSE=0.17, ROC=0.97. On the other hand, by examining the results of empirical methods, it was determined that for laboratory data, van Rijn method has better performance with the results of CCI=64 (%), RMSE=1.07. Between different variables, discharge, width, depth, slope of the channel, average diameter of sediment particles and temperature for laboratory data were the most important parameters in predicting bed forms.
    Conclusion
    In this research, the superiority of soft computing models was evident compared to the empirical methods in modeling and predicting of the bed form. Models performed better in the WEKA environment.
    Basically, because of the formation of the river bed form is depended on several factors, and also because of its complex nature, the prediction of this phenomenon is very difficult and sometimes with high errors. Since artificial intelligence methods are used to analyze issues that do not explicitly describe the nature of the problem, so many of the issues of bed form can be solved with these methods.
    Keywords: prediction, decision tree, sand rivers, bed form, Artificial intelligence}
  • مسعود کرباسی*، محمد قاسمیان، مهدی اسدی
    سابقه و هدف
    بررسی ضریب مقاومت در جریان ها به ویژه در جریان های آزاد، کانال ها و رودخانه ها از اهمیت زیادی برخوردار است. یکی از عوامل تاثیر گذار بر مقاومت جریان شکل بستر در آبراهه ها می باشد. ریزساختار های کلاستری از جمله شکل های بستر در رودخانه های مناطق کوهستانی می باشند که از نظر بیولوژیک و همچنین هیدرولیک ریزجریان ها (جریان های ثانویه) حائز اهمیت هستند. مطالعه در زمینه شناخت و تاثیرات کلاستر ها در سرتاسر دنیا بسیار نوپا بوده است. هدف پژوهش حاضر بررسی آزمایشگاهی تاثیر شکل کلاستر و اندازه ذرات سازنده کلاسترها بر ضریب زبری جریان می باشد.
    مواد و روش ها
    برای بررسی تاثیر شکل و اندازه ذرات تشکیل دهنده کلاسترها، آزمایشهایی در یک کانال آزمایشگاهی به طول 20 متر، عرض6/0 متر و ارتفاع 6/0 متر انجام گرفت. با استفاده از ذرات سنگریزه با سه اندازه متفاوت 5/9، 5/12، 5/15 میلی متری درفلوم آزمایشگاهی، کلاسترهای با شکل های کپه ای، خطی و حلقه ای ساخته و مورد بررسی قرار گرفتند. دو ضریب زبری دارسی ویسباخ و مانینگ با استفاده از اندازه گیری شیب سطح آب محاسبه گردیدند.
    یافته ها
    نتایج پژوهش حاضر نشان داد که کلاسترهای خطی شکل دارای کمترین تاثیر بر میزان ضریب مقاومت جریان هستند. کلاسترهای حلقه ای و کپه ای دارای ضریب زبری بیشتری نسبت به کلاستر خطی هستند لیکن هر دو تقریبا دارای تاثیر یکسانی بر مقاومت جریان هستند. نتایج این دو شکل از کلاستر، برای ذرات 5/9 و 5/12 میلی متری بسیار نزدیک به هم بوده ولی برای ذرات 5/15 میلی متری ضریب زبری کلاستر کپه ای بالاتر از ضریب زبری اشکال دیگر است. همچنین با افزایش قطر ذرات سنگریزه سازنده کلاسترها میزان ضریب زبری مانینگ افزایش پیدا می کند. با انجام آزمایش ها با ذرات سنگریزه با قطرهای مختلف، درصد تغیرات ضریب زبری نسبت به حالت بدون کلاستر برای کلاستر کپه ای در ذرات 5/9، 5/12 و 5/15 میلی متر به ترتیب 47، 52 و 75 بوده است. برای کلاسترهای حلقه ای شکل و ذرات5/9، 5/12و 5/15 میلی متری درصد تغییرات به ترتیب 48، 49 و 75درصد بدست آمدند و این درصد برای کلاسترهای خطی شکل برای ذرات 5/9 میلی متری19 درصد و ذرات 5/12 و 5/15میلی متری به ترتیب 37 و 67درصد مشاهده شدند که نشان دهنده افزایش مقاومت جریان با افزایش اندازه قطر ذرات است. همچنین نتایج نشان داد که در آزمایش ها افزایش عدد فرود موجب کاهش ضریب زبری می گردد.
    نتیجه گیری
    نتایج بدست آمده از آزمایش ها این نکته را به خوبی روشن ساخت که بسترهای کلاستری با اثر گذاری بر روی جریان باعث افزایش ضریب مقاومت می گردد. نتایج تحقیق حاضر نشان داد که کلاسترهای کپه ای دارای بیشترین اثر بر مقاومت جریان هستند.
    کلید واژگان: ضریب زبری, ریزساختار های کلاستر, کلاستر خطی, کلاستر کپه ای, کلاستر حلقه ای}
    Masoud Karbasi *, Mohammad Ghasemian, Mahdi Asadi
    Background And Objectives
    It is important to study the coefficient of resistance in streams, especially in open channels, canals and rivers. One of the factors influencing the flow resistance is bed-forms. Cluster microforms are types of bed-forms in mountainous rivers, which are important both in biological and in hydraulic as well as in the secondary currents. Study on the recognition and influence of clusters on flow resistance is novel. The purpose of this study is to investigate the effect of cluster shape and particle size of clusters on the flow roughness coefficients.
    Materials And Methods
    In order to investigate the effect of the shape and size of the particles that forming clusters, experiments were carried out in a laboratory channel of 20 meters in length, 0.6 m in width and 0.6 m in height. Using gravel particles with three different sizes of 9.5, 12.5, 15.5 mm, cluster three cluster types (linear, heap and rings) were constructed in laboratory flume. Two roughness coefficients namely Darcy-Wiesbach and Manning were calculated using the water surface slope measurements.
    Results
    The results of this study showed that the linear cluster has the least effect on the rate of flow resistance coefficient. The ring and heap clusters have a roughness coefficient greater than the linear cluster, but both have almost same impact on the flow resistance. The results of these two forms of the cluster are very close for particles of 9.5 and 12.5 mm, but for a particle of 15.5 mm, the heap cluster coefficient of roughness is higher than the roughness coefficient of another. The manning’s roughness coefficient is also increased by increasing the diameter of the gravel particles of the cluster builder. By performing experiments with gravel particles of different diameters, the percentage of change in roughness coefficient relative to the non-cluster state for cluster clumps in particles of 9.5, 12.5 and 15.5 mm was 47, 52 and 75, respectively. For rings and particles of 9.5, 12.5 and 15.5 mm, the percentage changes were 48, 49 and 75 percent, respectively, and the percentage for linear clusters for particles of 9.5 and 19 percent, and particles 5 / 12 and 15.5 mm were observed at 37 and 67% respectively, indicating an increase in the flow resistance with an increase in the particle diameter. Also, the results showed that increase in Froude number would decrease the roughness coefficient.
    Conclusion
    The results of the experiments made it clear that the cluster affect the flow resistance by increasing it. The results of this study showed that the heap cluster has the most effect on flow resistance.
    Keywords: Roughness coefficient, microform cluster, linear cluster, cobble cluster, cluster ring}
  • فرشته محمدی خاناپشتانی*، مجتبی صانعی، مسعود کرباسی
    سابقه و هدف
    یکی از عمده ترین مشکلات سازه هایی از قبیل سرریزها، دریچه ها و حوضچه های آرامش که در بالادست بسترهای فرسایش پذیر قرار دارند، آبشستگی در مجاورت سازه است که علاوه بر تاثیر مستقیم بر پایداری سازه، ممکن است باعث تغییر مشخصات جریان و در نتیجه تغییر در پارامترهای طراحی سازه شود. اهمیت بررسی پدیده آبشستگی زمانی آشکار می گردد که عمق آبشستگی قابل ملاحظه باشد به گونه ای که این عمق به پی سازه های رودخانه ای برسد و پایداری این سازه ها را در معرض خطر قرار دهد. این امر یک مشکل جدی در طراحی ها به وجود می آورد. اگر حداکثر عمق آبشستگی قابل پیش بینی نباشد، طراحان سازه های هیدرولیکی قادر به ارائه تمهیدات لازم برای کاهش خسارات ناشی از آبشستگی نیستند. بررسی دقیق این پدیده نیازمند آزمایش های بیشتر و دقیق تر است. هدف از انجام تحقیق حاضر بررسی تاثیر درصد کانی رس بنتونیت در میزان و شکل پروفیل مصالح بستر حاصل از پدیده آبشستگی می باشد.
    مواد و روش ها
    بدین منظور 87 آزمون در شرایط مختلف بر روی یک فلوم آزمایشگاهی واقع در آزمایشگاه هیدرولیک پژوهشکده حفاظت خاک و آبخیزداری انجام شد. برای بررسی ابعاد حفره ناشی از پدیده آبشستگی در پشت دریچه 29 آزمون در شرایط مختلف و دریچه های متفاوت به عنوان شاهد برروی مصالح غیر چسبنده ماسه ریزدانه با قطر متوسط21/0 میلی متر انجام شد. همچنین 58 آزمون برروی مصالح با چسبندگی 2و 5و 8و20 درصد انجام شد. سه دریچه هلال دار به قطرهای 5،7.45،10.82سانتی متر، با عمق پایاب متفاوت در محدوده 5 تا 21 سانتی متر و چهار بازشدگی 1،2،3،4سانتی-متر، سه دبی در محدوده 1تا5 لیتر بر ثانیه انجام گردید. برای اندازه گیری عمق پایاب از ژرف سنج و اندازه گیری دبی جریان از یک سرریز مثلثی لبه تیز استاندارد با زاویه 90 درجه استفاده شد.
    یافته ها
    با بررسی پروفیل های طولی حاصل از پدیده آبشستگی مشاهده شد پروفیل های بی بعد حفره آبشستگی و تپه های ایجاد شده در سه دریچه هلالی به قطرهای 5،7.45،10.82 سانتی متر و کشویی ساده، که با گذشت زمان شکل خود را حفظ کرده و تقریبا برهم منطبق اند و دارای منحنی های متشابه می باشند. لازم به ذکر است که در پروفیل های آبشستگی که بعد از دریچه های کشویی هلال دار در نسبت عمق پایاب به بازشدگی دریچه کشویی هلال دار به اندازه 3،5،9 ایجاد می شود تپه ثانویه ای در حفره ملاحظه شد ولی در نسبت عمق پایاب به بازشدگی دریچه بیشتر از 10 تاثیر هلال به اندازه ای کم می-شود که عملا پروفیل ایجاد شده همانند پروفیل حاصل از آبشستگی در پشت دریچه کشویی ساده است و تپه ثانویه مشاهده نگردید. با استفاده از ژرف سنج ابعاد حفره برداشت شد و شکل شماتیک از سطح حفره آبشستگی با استفاده از نرم افزار surfer ارائه گردید. نتایج نشان دادند با افزودن درصد کانی رس بنتونیت ابعاد حفره حاصل از پدیده آبشستگی کاهش یافته است. با افزایش 5 درصدی رس بنتونیت حداکثر عمق حفره آبشستگی 80 درصد و با افزایش 8 درصدی رس به مصالح بستر حداکثر عمق حفره آبشستگی به اندازه 84 درصد کاهش می یابد. همچنین رابطه بی بعد برای پارامترهای موثر در پدیده آبشستگی ارائه گردید، خط لگاریتمی برازش داده شده همبستگی نسبتا خوبی با نقاط اندازه گیری شده دارد و دارای ضریب همبستگی0.76 می باشد.
    نتیجه گیری
    بررسی های انجام شده در این تحقیق نشان دادند که دریچه های هلالی تاثیر کمی بر ابعاد حفره آبشستگی دارد و در اکثر حالت های بررسی شده در پروفیل آبشستگی در پایین دست دریچه های هلالی تپه ثانویه دیده می شود.
    کلید واژگان: آبشستگی, چسبنده, غیرچسبنده, رس بنتونیت, دریچه}
    Fereshte Mohamadi Khanaposhtani *, Mojtaba Saneie, Masoud Karbasi
    Background And Objectives
    Local Scour phenomenon in downstream of hydraulic structures such as spillway, gate, stilling basin is one of the most important issue. Scour around the structures in addition to an important impact on the stability of the structure, may change the flow characteristics and the result of changes in the structural design parameters. Reveals the importance of scouring time that the scour depth is considerable, so that the depth of the river is the foundation structures and stability of these structures are at risk. If the maximum scour depth is not anticipated, it creates a serious problem in design. Hydraulic structure designers arent able to provide the necessary measures to reduce damage caused by scour. Careful examination of the claim requires more tests and more accurate. The aim of this study is to investigate the effect of Bentonite clay in the form of the bed scouring.
    Materials And Methods
    For this purpose, 87 tests were conducted in different laboratory conditions on flume of Hydraulic laboratory which Situated in Research Institute of Soil Conservation and Watershed Management. Studies were conducted on 29 tests of non cohesive materials with average of 0.2 mm diameter as an evidence and 58tests on materials with a viscosity of 2%, 5%, 8% and 20%. three crescent gate with 5,7.45,10.82 cm diameters, with the different tail water within 5 cm to 21 cm and four gate openings of 1,2,3 and 4 centimeters, three discharges about 1 to 5 liters per second.
    To measure tail water depth and measure flow discharge used a standard sharp edge triangular weir with 90 degrees.
    Results
    By examining the longitudinal profile of scouring was found dimensionless scour hole profiles and hills created with three curve edge sluice gates diameters 5, 7.45, 10.82 cm and a simple slider, That retains its shape over time and They almost overlap and the curves are similar and stylish. It is worth mentioning scour profiles that were created after curve edge sluice gates was observed secondary hill in the ratio of tail water to opening of gate size 3, 5, 9 but the ratio of more than 10 in its impact will be low enough. As a result of scour profiles behind the slide gate is simple and there was no secondary hill. With using point gage took hole dimensions and the diagram of the scour hole was presented with software surfer. The results showed that the addition of Bentonite clay minerals is reduced scouring hole size. It was also observed an increase of 5% Bentonite clay is reduced 80.61 percent and about 8 percent rise is reduced 84.82 percent scour depth. Dimensionless relationship was presented for effective parameters. Logarithmic line fitted with the interpretation is fairly good correlation with a correlation coefficient of 0.76.
    Conclusion
    Studies in this research showed that the crescent gate has impact on the scour hole, and in the majority of cases examined scour profiles after the crescent gate can be seen secondary hills
    Keywords: Scour, non-cohesive materials, cohesive materials, Bentonite clay, Gate}
  • مسعود کرباسی*
    سابقه و هدف
    تخمین دقیق مقدار تبخیر-تعرق مرجع برای انجام بسیاری از تحقیقات ضروری و از مهم ترین مسائل در طرح های آبیاری و زهکشی و منابع آب به شمار می رود. یکی از این مسائل که می تواند در راستای اهداف ذکرشده اعمال شود، پیش بینی تبخیر-تعرق مرجع برای آینده است تا بتوان با برنامه ریزی های مناسب، امکان استفاده بهتر از منابع موجود را فراهم نمود (7). در سال های اخیر استفاده از روش های هوش مصنوعی و مدل هیبریدی بر پایه موجک در پیش بینی پارامترهای هیدرولوژیکی بسیار متداول گشته است (12). هدف تحقیق حاضر استفاده از دو مدل GMDH و موجک-GMDH در پیش بینی تبخیر-تعرق مرجع روزانه در ایستگاه سینوپتیک اهواز است.
    مواد و روش ها
    . بدین منظور یک دوره آماری 10 ساله (2000 الی 2009) که 7 سال (2000-2006) آن برای آموزش و 3 سال (2007-2009) جهت آزمون و صحت سنجی مدل های پیشنهادی در نظر گرفته شد. برای ایجاد سری زمانی تبخیر-تعرق مرجع روزانه در دوره مورد نظر از معادله استاندارد پنمن-مانتیث فائو 56 استفاده گردید. 9 ترکیب مختلف از داده های ورودی (تاخیرهای مختلف) و انواع موجک های مادر (13 موجک مادر) مورد ارزیابی قرار گرفت. در مجموع 126 مدل که 117 عدد از آن ها مربوط به مدل هیبریدی موجک-GMDH و 9 مدل شبکه عصبی GMDH بود، اجرا گردید. برای انتخاب بهترین مدل از معیارهای آماری نظیر ضریب تبیین (R2)، ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) و درصد متوسط خطا (MARE) استفاده شد.
    یافته ها
    نتایج نشان داد که مدل هیبریدی موجک-GMDH (با RMSE 31/0 میلی متر بر روز) در مقایسه با مدل شبکه عصبی GMDH (با RMSE 22/1 میلی متر بر روز) دارای توانایی و دقت بالاتری در پیش بینی تبخیر-تعرق مرجع روزانه است. همچنین نتایج نشان داد که استفاده از تاخیرهای زمانی بیشتر از چهار روز تاثیر چندانی بر دقت مدل ها ندارد و در برخی موارد می تواند موجب کاهش دقت نیز گردد. نتایج تحقیق حاضر با تحقیقات مشابه که از تبدیل موجک برای پیش پردازش داده ها استفاده نموده اند، مطابقت دارد (1، 4، 5 و 12). بررسی انواع موجک های مادر نیز نشان داد که استفاده از موجک میر به علت پیچیدگی بیشتر باعث افزایش دقت مدل ها می گردد. یافته فوق با نتایج رجایی و ابراهیمی(2014)، شعیب و همکاران(2015) و طوفانی و همکاران (2012) مطابقت دارد(13، 15 و 17).
    نتیجه گیری
    نتایج این تحقیق نشان داد که مدل موجک- GMDH (درصد متوسط خطای مطلق 53/5) در پیش بینی تبخبر-تعرق مرجع برای یک روز بعد برتری چشم گیری بر مدل GMDH ( درصد متوسط خطای 11/22) دارد. از نتایج تحقیق حاضر می توان در برنامه ریزی آبیاری منطقه موردمطالعه استفاده نمود. در پایان پیشنهاد می گردد، مدل های پیشنهادی در اقلیم های مختلف ایران نیز مورد بررسی و ارزیابی قرار بگیرند.
    کلید واژگان: تبخیر, تعرق مرجع, پیش بینی سری زمانی, تبدیل موجک, شبکه عصبی GMDH, ایستگاه سینوپتیک اهواز}
    Masoud Karbasi *
    Background And Objectives
    Reference evapotranspiration is one of the most effective components of agricultural water use and management of water resources. Determination of the water requirements of various plants during the growing season is necessary in order to prevent water waste and proper planning (7). In recent years the use of artificial intelligence technics and hybrid model in forecasting of hydrological parameters has become very popular (12). The objective of this study is to evaluate GMDH neural network and wavelet-GMDH hybrid models in forecasting of daily reference evapotranspiration at Ahvaz synoptic station.
    Materials And Methods
    For this purpose, 10-year period (2000 to 2009), 7 years (2000-2006) for training and 3 years (2007-2009) to test different models were considered. Reference crop evapotranspiration time series generated using standard penman-monteith equation. Different combinations of inputs (different delays) and various mother wavelets were examined. To test different models were considered different combinations of inputs (9 different delays); and different mother wavelets (13 mother wavelets). A total of 126 models 117 of them related to hybrid models wavelet- GMDH and 9 for GMDH neural network were carried out. To choose the best model, statistical criteria such as coefficient of determination (R2), root mean square error (RMSE) and the mean percentage error (MARE) was used.
    Results
    The results showed that wavelet-GMDH hybrid model (RMSE = 0.31 mm / day) compared with GMDH neural network (RMSE = 1.22 mm / day) has higher accuracy in forecasting daily reference evapotranspiration. The results showed that use of delays longer than four days have little effect on the accuracy of models and in some cases can result in reduced accuracy. The results of similar studies that have used wavelet transform to preprocessing data are in correspondence with our findings (1, 4, 5 and 12). Results of GMDH neural network showed that number of delays did not affect the accuracy of model. This study evaluates the accuracy of the wavelet-artificial neural network hybrid model for different mother wavelets. Results showed that Meyer mother wavelet due to its complexity and its shape improved the accuracy of models. These findings correspond with the findings of Rajaee and Ebrahimi(2014), Shoaib et al(2015) and Toofani et al (2012) (13, 15 and 17).
    Conclusion
    Results of this study showed that, at the forecasting of one day ahead reference evapotranspiration Wavelet-GMDH model (MAPE=5.53%) has significant superiority to GMDH model (MAPE=22.11%). The results of this study can be used in the planning of irrigation water in this area. At the end it is recommended that proposed models has been evaluated in different climate conditions of Iran.
    Keywords: evapotranspiration, Forecasting of time series, Wavelet transform, GMDH neural network, Ahvaz synoptic station}
  • مسعود کرباسی*، مریم مقدم، جعفر نیکبخت، عباس کاویانی
    برآورد دقیق تبخیر تعرق گیاه و نیز آب مورد نیاز گیاهان اهمیت زیادی در بهبود مدیریت مصرف آب و در نهایت افزایش راندمان آب مصرفی دارد. در همین زمینه، به روش‏هایی نیاز است که قادر به محاسبه نیاز آبی گیاهان در مقیاس وسیع و نیز دقت کافی داشته باشند. مطالعه حاضر به بررسی تخمین تبخیر تعرق واقعی منطقه‏ای برای مزارع یونجه و ذرت شهرستان خرم دره با استفاده از داده های سنجش از دور و داده های هواشناسی می‏پردازد. الگوریتم بیلان انرژی سطح برای زمین (سبال) به کمک تصاویر ماهواره‏ای Landsat 8 برای تعیین نیاز آبی گیاهان ذرت و یونجه در دوره رشد این دو گیاه استفاده شد. نتایج به‏دست‏آمده با نتایج مدل PM-FAO 56 صحت‏سنجی و مقایسه شد. نتایج تحقیق حاضر نشان داد نتایج دو مدل مطابقت نسبتا خوبی با هم دارند. مقدار میانگین جذر مربعات خطا (RMSE) در برآورد تبخیر تعرق واقعی برای گیاهان ذرت و یونجه به ترتیب 92/0 و 25/1 میلی‏متر بر روز به‏دست آمد. مقدار ضریب تبیین (R2) نیز به ترتیب 89/0 و 83/0 به‏دست آمد. همچنین نتایج نشان داد مدل الگوریتم بیلان انرژی سطح برای زمین (سبال) در مقایسه با مدل PM-FAO 56 مقدار تبخیر تعرق را برای گیاه یونجه بیشتر و برای گیاه ذرت کمتر برآورد می کند.
    کلید واژگان: پنمن, مانتیث, تبخیر, تعرق, سنجش از دور, نیاز آبی گیاهان, SEBAL}
    Masoud Karbasi *, Maryam Moghadam, Jaefar Nikbakht, Abbas Kaviani
    Accurate estimation of crop evapotranspiration (ETc) plays an important role in improving the water useefficiency (WUE) and water management. Due to the presence of different types of coatings plant in large areas, the accurate calculation of the water requirements by conventional methods is elusive or impossible. Remote sensing methods are becoming attractive to estimate crop evapotranspiration, as they cover large areas and can provide accurate and reliable estimations. Present study estimates the actual evapotranspiration of corn and alfalfa cover at Khoramdareh region using remote sensing and meteorological data. Surface energy balance algorithm for land (SEBAL) and Landsat 8 images were utilized to determine actual evapotranspiration of corn and alfalfa covers. The obtained results were compared with the results of the PM-FAO56 model. The results showed that two models had good agreement with each other. Values of RMSE for the estimation of actual evapotranspiration of corn and alfalfa was found respectively, 0.92 and 1.25 mm/day. The determination coefficient (R2) for corn and alfalfa was respectively 0.89 and 0.83 respectively. The results showed that the SEBAL algorithm estimates the actual evapotranspiration of corn and alfalfa crop respectively less and more thanPM-FAO56 model.
    Keywords: Crop water requirement, Remote Sensing, Evapotrasnpiartion, SEBAL, PM, FAO 56}
  • سهیلا پناهی، مسعود کرباسی، جعفر نیکبخت
    تخمین تبخیر-تعرق گیاه مرجع یکی از مهم ترین مولفه ها در بهینه سازی مصرف آب کشاورزی و مدیریت منابع آب است. پیش بینی تبخیر-تعرق مرجع روزانه و هفتگی می تواند در پیش بینی نیاز آبی گیاهان و برنامه ریزی کوتاه مدت آبیاری مورداستفاده قرار گیرد. هدف از این تحقیق، ارزیابی عملکرد سه نوع شبکه عصبی مصنوعی MLP(پرسپترون چندلایه)، RBF (شبکه تابع پایه ای شعاعی)، SVM (ماشین بردار پشتیبان) در پیش بینی تبخیر-تعرق مرجع روزانه و هفتگی در ایستگاه همدیدی تبریز است. برای این منظور از داده های هواشناسی با دوره آماری 39 ساله (2009-1971) استفاده شد. برای آموزش شبکه های عصبی 80 درصد سری های زمانی ایجادشده به تصادف انتخاب و 20 درصد داده ها برای صحت سنجی مدل های پیشنهادی به کار رفتند. برای ایجاد سری زمانی تبخیر-تعرق مرجع روزانه و هفتگی در دوره موردنظر با استفاده از معادله استاندارد پنمن-مانتیث فائو 56 محاسبه گردید. ترکیب های متفاوتی از داده های ورودی (تاخیرهای مختلف) مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج مربوط به پیش بینی روزانه شبکه های عصبی نشان داد شبکه عصبی مصنوعی SVM-RBF kernel با تاخیر زمانی M5 دارای RMSE و R2 به ترتیب برابر با 0/51میلی متر در روز و 0/92 بهترین عملکرد را داشت. همچنین نتایج مربوط به پیش بینی هفت روزه نشان داد که شبکه عصبی MLP با تاخیر زمانی M8 دارای RMSE و R2 به ترتیب برابر با 3/88 میلی متر در هفته و 0/95 دارای بیش ترین دقت بودند.
    کلید واژگان: سری های زمانی, شبکه های عصبی مصنوعی, تبریز, روش پنمن, مانتیث, نیاز آبی گیاهان}
    Soheila Panahi, Masoud Karbasi, Jaefar Nikbakht
    Estimation of reference crop evapotranspiration is one of the most important elements in optimizing agricultural water consumption and in management of water resources. Forecasting the daily and weekly reference evapotranspiration can be used in predicting of crop water requirements and in short range planning irrigation. The aim of this study was to evaluate the performance of three types of artificial neural networks: MLP (multilayer perceptron), RBF (radial basis function network), and SVM (support vector machine) in forecasting the daily and weekly reference evapotranspiration at Tabriz synoptic stations. For this purpose, the meteorological data of 39-year period (1971-2009) were used. To train the neural network, 80 percent of time series data was selected randomly and 20 percent of data was used to validate the different models. To create the time series of daily and weekly reference evapotranspiration in a given period, the standard Penman-Monteith FAO 56 equation was used. Different combinations of input data (different delays) were used to evaluate the models. The results of daily forecasting of reference evapotranspiration showed that SVM with RBF kernel with input set of M5, RMSE=0.51 mm/day and R2=0.92 had the best performance. Moreover, the results of weekly forecasting of reference evapotranspiration showed that SVM with polynomial kernel with inputs set of M8, RMSE=3.88 mm/week and R2=0.95 had the best performance.
    Keywords: Artificial neural networks, Crop water requirement, Time Series, Penman-Monteith, Tabriz}
سامانه نویسندگان
  • مسعود کرباسی
    کرباسی، مسعود
    دانشیار سازه های آبی، مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زنجان
اطلاعات نویسنده(گان) توسط ایشان ثبت و تکمیل شده‌است. برای مشاهده مشخصات و فهرست همه مطالب، صفحه رزومه ایشان را ببینید.
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