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

جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه « الگوریتم ژنتیک » در نشریات گروه « مهندسی آب »

تکرار جستجوی کلیدواژه «الگوریتم ژنتیک» در نشریات گروه «فنی و مهندسی»
  • ملیکا خاشعی، مسعود تابش*، سید احمدرضا شاهنگیان، مهناز عباسی

    توجه به حفظ منابع آبی به منظور جلوگیری از مواجه شدن با بحران آب، یکی از مهم ترین وظایف عموم افراد جامعه از مسئولان است. در این خصوص مهمترین اقدامی که می تواند در عبور از بحران های آبی موثر باشد، مدیریت تقاضای آب است که روش های متفاوتی برای آن وجود دارد. یکی از این روش ها مدیریت فشار در راستای مدیریت تقاضا است که می تواند در شرایط عادی بهره برداری و همچنین شرایط وجود بحران کم آبی استفاده شود. از سوی دیگر در شرایط بحرانی که آب در دسترس، تقاضای کل را برآورده نمی کند، سیاست هایی مانند جیره بندی و تامین آب به روش نوبتی اتخاذ می شود که با مشکلات فراوانی همراه است. بنابراین نیاز به روشی جایگزین که معایب جیره بندی را حداقل کند و نیز اهداف مدیریت تقاضا را برآورده کند و در عین حال قابل اجرا، زودبازده و اقتصادی باشد احساس می شود. در این پژوهش، به کمک یک مدل ترکیبی شبیه سازی و بهینه سازی که با تلفیق نرم‎افزارهای EPANET2.2 وMATLAB ایجاد شد، تاثیرات اتخاذ رویکرد مدیریت تقاضای آب با استفاده از تنظیم فشار در حالت عادی و کمبود آب، بر هیدرولیک شبکه توزیع بررسی شد. بهینه سازی در این پژوهش در دو حالت انجام شد که در هر حالت تابع هدف متفاوتی تعریف شد. برای بهینه سازی نیز از الگوریتم ژنتیک استفاده ‎شد. مدل توسعه یافته بر روی شبکه توزیع آب شهر جدید بهارستان واقع در استان اصفهان تحلیل شد و نتایج به‎دست آمده نشان داد، مدل توانسته با استفاده از یافتن مکان و فشار تنظیمی بهینه برای شیرهای فشارشکن، در شرایط عادی، فشار متوسط شبکه را تا 8 متر کاهش دهد و در شرایط وجود کمبود، آب در دسترس را به صورت عادلانه میان گره های تقاضا توزیع کند. به طوری که پس از تحمیل کمبود 8 درصدی به شبکه، بدون اعمال برنامه مدیریت فشار، 8 گره مصرف کمبودی بین 15 تا 30 درصد و 19 گره کمبود زیر 5 درصد را تجربه کردند. در حالی که پس از بهینه سازی فشار توسط مدل تنها 3 گره تقاضا کمبودی بین 15 تا 25 درصد و 6 گره کمبود زیر 5 درصد را تجربه کردند.

    کلید واژگان: مدیریت تقاضا, مدیریت فشار, شبکه توزیع آب, شبیه سازی, الگوریتم ژنتیک}
    Melica Khashei, Massoud Tabesh *, Seyyed Ahmadreza Shahangian, Mahnaz Abbasi

    Paying attention to the conservation of water resources in order to prevent water crises is one of the most important duties of people in the community, including officials. In this regard, the most effective action is water demand management, for which there are different methods. One of these methods is pressure management in order to demand management, which can be used in normal operating conditions as well as in the event of water scarcity. On the other hand, in critical situations where the available water does not meet the total demand, policies such as intermittent water supply are adopted, which are associated with many problems. Therefore, an alternative method is needed to minimize the disadvantages of intermittent water supply,to meet the objectives of demand management and, at the same time is feasible, efficient, and economical. In this research, a combined simulation and optimization model is created by using EPANET2.2 and MATLAB software. With this model, the effects of adopting a water demand management approach using pressure management on the hydraulics of water distribution networks will be investigated. In this research, optimization is done in two approaches. In each case, a different objective function is defined and a genetic algorithm is used for optimization. The developed model has been analyzed on the WDN of Baharestan city located in Isfahan province. The results show that the model is able to reduce the average network pressure by 8 meters by finding the optimal location and adjusting pressure for pressure-reducing valves under normal conditions. Also, during water scarcity, it is able to distribute the available water among the demand nodes considering equity and justice principles. After imposing an 8% deficit on the network, without applying for a pressure management program, 8 demand nodes experienced a shortage between 15 and 30% and 19 experienced a deficit below 5%. However, after optimizing the pressure, only 3 demand nodes experienced a shortage between 15 and 25% and 6 nodes experienced a shortage of less than 5%.

    Keywords: Demand Management, Pressure Management, Water Distribution Network, Simulation, Genetic Algorithm}
  • فرهاد صالحی، محسن نجارچی*، محمدمهدی نجفی زاده، محمد میرحسینی

    نظر به اینکه مدیریت بهینه مخازن و سرریزها در زمان وقوع سیلاب به عنوان یک روش غیرسازه ای برای حفظ منابع آب، از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد، به همین منظور در این تحقیق ابتدا یک فرمان بهره برداری چند مرحله ای برای بهره برداری از دریچه های سرریز در سدها تحت دو رویکرد مختلف شبیه سازی شده اند. از ویژگی های مثبت مدل ها عدم نیاز به پیش بینی کامل هیدروگراف سیل است. این ویژگی دامنه کاربری مدل های پیشنهادی را بسیار وسیع و عملیاتی می کند. سپس بهینه سازی ترازهای بحرانی و میزان بازشدگی دریچه ها تحت هر دو رویکرد با استفاده از الگوریتم ژنتیک انجام شده است. جهت صحت عملکرد مدل های بهینه پیشنهادی و مقایسه آنها با یکدیگر، مطالعه موردی سد مخزنی کرخه در دنیای واقعی به کار گرفته شد. نتایج حاصله نشان داد نه تنها هر دو مدل جواب های بهتری نسبت به مدل های بهره برداری پیشین ارایه می دهند؛ بلکه در رویکرد دوم، پیک سیلاب خروجی دارای درجه فروکش بیشتری نسبت به رویکرد اول می باشد و علاوه بر این، امکان ذخیره بیشتری از حجم سیلاب ورودی به مخزن و کاهش بیشتر خسارات سیلاب در پایین دست سد توسط هر دو رویکرد فراهم می شود.

    کلید واژگان: مدیریت بهینه مخازن, سیلاب, شبیه سازی, بهینه سازی, الگوریتم ژنتیک}
    FARHAD SALEHI, Mosen Najarch *, Mohammad Mehdi Najafizade, Mohammad Mirhossine

    The paper demonstrates a simulation-optimization framework for enhancing the real-time flood control with gated spillways at places where no flood forecasting data is available. A multi-objective modeling scheme is presented for flood management in a gated spillway in which the operator may specify the priorities on floods based on their different return periods. Two different operation strategies are devised. Both of the operating strategies employ ten-stage policies, which mainly rely on the reservoir water level as the input data. The second strategy benefits from both observed reservoir water level and flood peak. The optimal values of the models parameters are obtained using genetic algorithm. This is a novel approach because none of its policies needs flood forecasting data, thus, making them adaptable to any flood with any return period. To evaluate the performances of the proposed models, the flood control through gated spillway of Karkheh reservoir is considered where flood hydrographs with different return periods are routed through the reservoir.

    Keywords: Flood hydrograph, Simulation, Optimization, Genetic Algorithm}
  • جمشید پیری*، بهاره پیرزاده، بهروز کشته گر، محمد گیوه چی

    مقاله حاضر به برنامه ریزی بهینه ایستگاه پمپاژ فاضلاب در شرایط جریان متغیر با مدل ترکیبی الگوریتم ژنتیک و شبکه عصبی می پردازد. این تحقیق بر سرعت دورانی پمپ و الگوی مکرر دبی جریان ورودی تمرکز دارد. با توجه به داده های اندازه گیری شده در ایستگاه پمپاژ زابل بصورت ساعتی، خواص آماری دبی با توزیع لوگ نرمال شبیه سازی می شود. بر اساس روش بهینه بر گرفته از الگوریتم ژنتیک، روابط هیدرولیکی مربوط به پمپاژ، متغیر های دبی، هد، توان و راندمان طرح بهینه می گردد. بر اساس داده ای بهینه حاصل از طراحی شامل مدل دبی پمپاژ، دبی ورودی، ارتفاع استاتیکی و ارتفاع پمپاژ ، یک مدل شبکه عصبی برای شبیه سازی سرعت دوران پمپ توسعه داده می شود. در واقع داده های حاصل از مدل ترکیبی شبکه عصبی و الگوریتم ژنتیک، میزان انرژی بهینه شده و راندمان پمپ محاسبه می گردد. نشان داده میشود که نتایج جریان متغیر، راندمان بالاتری نسبت به جریان ثابت دارد. نتایج به-خوبی دقت شبکه عصبی را در شبیه سازی میزان سرعت دوران پمپ نشان می دهد. میزان R2 در ایستگاه پمپاژ زابل از 97/0 تا 1 تغییر کرد.

    کلید واژگان: ایستگاه پمپاژ زابل, الگوریتم ژنتیک, شبکه عصبی, سرعت دوران پمپ}
    Jamshid Piri *, Bahareh Pirzadeh, Behrooz Keshtegar, Mohammad Givehchi

    The sewage pumping station (SPS) serves as the most important structure for the sewage disposal system. The acceptable performances of SPS for reliable design and optimal energy consumption under uncertainties are of great importance for the transformation of wastewater. At a sewage pumping plant, pumps are commonly used on various lines to provide additional head to transport domestic and non-domestic sewage out of towns and villages or to the entrances of treatment plants. Today, the issue of energy management and consumption efficiency is one of the major challenges in water resources and wastewater treatment systems. This dissertation focuses on the planning of sewage pumping energy optimization, which is subject to changes in the rotational speed of the pump and the frequent pattern of inlet flow rate and, the energy consumption of pumping system of Zabol Wastewater treatment plants (WWTPs) was determined and compared using constant speed and optimal speed of pumping rotation. Several models as machine learning approaches were developed to approximate the efficiency of the pumping system in multi-objective optimization approaches (Gao et al., 2012; Marques et al., 2015; Puleo et al., 2014; Wu et al., 2013). It is shown by results from Refs. (Castellet-Viciano et al., 2018; Guo et al., 2014; Molinos-Senante et al., 2013; Pannirselvam and Gopalakrishnan, 2015) that machine learning approaches have high-ability for accurate approximation of energy cost for wastewater treatment. The artificial neural network (ANN) was utilized to estimate the energy efficiency and flow rate for optimization of pumping station (Achieng, 2019; Jamieson et al., 2007; Rao and Alvarruiz, 2007). Using ANN, Rao, and Alvarruiz, 2007 (Rao and Alvarruiz, 2007) approximated the hydrostatic pressures, tank-storage water levels, flow rate, and energy consumption for pumping networks. There conducted that the ANN was reduced the computational burdens about 10-time compared to conventional methods. Using input variables of demand conditions, control settings, and initial starting conditions, Jamieson, 2007 (Jamieson et al., 2007) applied ANN for predictions of storage levels, hydrostatic pressures, and flow rates. Torregrossa et al., 2018 (Torregrossa et al., 2018) simulated the energy consumption using ANN for the pumping station of wastewater and concluded that the ANN was performed with highaccuracy compared to the mathematical relations. For simulating the pumping systems, artificial intelligence techniques are useful tools to reduce computational burdens.optimized the energy of the pumping system using three performance strategies including i) minimizing power consumption, ii) balancing the flow rate, and iii) maximizing efficiency pumping system. Thus, the optimum condition for pumps, which can be determined based on soft computing approach using energy consumption, can be used to approximate the failure modes of SPS in reliability analysis. Therefore, variable speed control was determined for a single-pump pumping station and the optimal rotation speed of the pump was determined using a hybrid optimization model, based on the pump on/off sequence. Then, a machine learning process based on the combined reliability method was developed to estimate the probability of pump failure under the multi-probability performance function and based on the optimal energy conditions of the pumping system. Hourly data measured at Zabol pumping station was generated using the Monte Carlo method based on a probabilistic model in minutes. Comparison of coefficient of determination (R2) of real and computational data showed that the probabilistic normal log model in both Zabol plant of 0.98. In the next step, using the genetic algorithm, the optimal values of the variables of flow rate, load, and power of the pump and thus the efficiency of the pump were calculated. The efficiency resulted from the optimal rotation and the constant rotation for both Zabul stations was 0.86, .In the next step, using the neural network (ANN) model pump rotation speed is simulated based on input variables including pumping flow rate, inlet flow rate, and static height and pumping height. The results showed the accuracy of the models in simulating the pump rotation speed. The value of R2 at the Zabul pumping plant changed from 0.97 to 1 for the ANN method.

    Keywords: Sewage pumping plant, Variable flow, Energy optimization, Genetic Algorithm, Neural Networks}
  • سمیه جنت رستمی*، علی صلاحی، فاطمه یوسفی
    یک شبکه چاه های پایش مناسب می تواند داده های کمی و کیفی ارزشمندی برای تصمیم ‍گیری آگاهانه در مورد وضعیت محیط زیست فراهم کند. انتخاب تعداد بهینه چاه های پایش و توزیع مکانی آن ها بزرگترین چالش هیدروژیولوژیست ها است. از سوی دیگر، توزیع نامناسب چاه های پایش یا تعداد ناکافی آن ها به درستی وضعیت زیست محیطی منطقه را نشان نمی دهد. در این مطالعه شبکه پایش فعلی در منطقه موردمطالعه با توجه به نتایج شبیه سازی مدل های MODFLOW و MT3D ارزیابی شد و سپس در ادامه شبکه پایش با توجه به چاه های موجود در منطقه با روش بهینه سازی توسعه ‎یافته در این مطالعه طراحی شد. مدل بهینه سازی شامل دو تابع هدف حداکثر کردن ضریب نش- ساتکلیف و حداقل کردن هزینه ها به طور همزمان است که با اعمال ضریب وزنی W به صورت یک تابع هدف تعریف شد. از الگوریتم ژنتیک برای حل مدل بهینه سازی استفاده شد. نتایج ارزیابی ها نشان داد که انتخاب جواب بهینه وابستگی زیادی به مقدار ضریب وزنی W دارد. بنابراین بهترین مقدار W با توجه به برقراری یک رابطه قابل قبول بین هزینه و پراکنش مکانی چاه ها در منطقه انتخاب می شود. در ادامه برای انتخاب بهترین جواب از شاخص های PBIAS ،RMSE و ضریب رگرسیون نیز استفاده شد که مقادیر این شاخص ها در این مطالعه قابل قبول بوده است. همچنین، بزرگ تر بودن میانگین مقادیر TDS بهینه از میانگین مقادیر TDS مشاهده ای نشان می دهد که شبکه بهینه، داده های کیفی آب زیرزمینی مناطق آلوده تر را فراهم می کند. روش ارایه شده در این مطالعه برای سایر آلاینده ها باید مورد ارزیابی و صحت سنجی قرار گیرد.
    کلید واژگان: الگوریتم ژنتیک, بهینه سازی, MODFLOW, MT3D}
    Somaye Janatrostami *, Ali Salahi, Fatemeh Usefi
    A properly monitoring well network can provide quantity and quality data needed to make informed decision making about the state of the environment. The selection of the optimum number of monitoring wells and their spatial distribution is a major challenge for the hydrogeologist. On the other hand, improper distribution of monitoring wells or an insufficient number of them does not properly represent the state of the environment. In this study, the current monitoring network in the study area was evaluated according to the simulation results of MODFLOW and MT3D models. Then, the monitoring network was designed based on the wells in the area with the optimization method developed in this study. The optimization model consists of two objective functions to maximize the Nash Sutcliffe coefficient and to minimize the costs simultaneously, which was defined as one target function by applying the weighting factor W. Genetic algorithm was used to solve the optimization model. The results showed that the finding of the optimal value depends on the value of the weight coefficient (W). Therefore, the best value of W is selected according to an acceptable trade-off between cost and spatial distribution of wells in the area. To choose the best solution, PBIAS, RMSE, and regression coefficients were used in which their values were acceptable in this study. Also, the higher the average optimal TDS values than the average observed TDS values indicated that the optimal network could provide groundwater quality data for more polluted areas. The method presented in this study for other pollutants should be evaluated and validated.
    Keywords: Genetic Algorithm, optimization, MODFLOW, MT3D}
  • اردوان دوانی مطلق، محمدصادق صادقیان*، امیرحسین جاوید، محمدصادق عسگری

    با توجه به افزایش جمعیت، کمبود و محدودیت شدید منابع آب، یکی از گام های اساسی در زمینه مدیریت و برنامه ریزی آب بهینه سازی مخازن می باشد. در پژوهش حاضر، پس از معرفی الگوریتم بهینه سازی گرگ خاکستری، عملکرد این الگوریتم به تنهایی و در حالت ترکیب با الگوریتم ژنتیک در مساله ی بهینه سازی بهره برداری از مخزن سد طالقان ارزیابی شده است. تابع هدف به صورت حداقل سازی مجموع مجذور کمبودهای نسبی در تخصیص به آن در هر ماه و ماکزیمم کردن اعتمادپذیری، در طول دوره آماری 11 ساله ی 1388 تا 1398 تعریف گردید. همچنین محدودیت های معادله ی پیوستگی مخزن، حجم ذخیره ی مخزن و حجم رهاسازی مخزن بر تابع هدف مساله اعمال شدند. نتایج به دست آمده از شاخص های ارزیابی عملکرد مدل ها نشان دادند از نظر شاخص های اطمینان پذیری زمانی و آسیب پذیری و پایداری الگوریتم هیبریدی گرگ خاکستری - ژنتیک با 72.73 ، 0.28 ، 24.66 بهتر از الگوریتم گرگ خاکستری با 68.93 ، 0.29 ، 21.48 و الگوریتم ژنتیک با 66.66 ، 0.41 ، 21.34 می باشد.

    کلید واژگان: بهینه سازی, سد طالقان, الگوریتم گرگ خاکستری, الگوریتم ژنتیک}
    Ardavan Davani Motlagh, Mohammad Sadegh Sadeghian *, Amir Hossein Javid, Mohammad Sadegh Asgari

    Due to population growth, shortage and severe limitation of water resources, one of the basic steps in water management and planning is reservoir optimization. In the present study, after the introduction of the Gray Wolf optimization algorithm, the performance of this algorithm alone and in combination with the genetic algorithm in optimizing the operation of the Taleghan Dam reservoir has been evaluated. The objective function is to minimize the total squares of relative deficiencies in allocating to it each month and maximize reliability throughout the 11-year transition period from 2009 to 2017. Also, the constraints of reservoir continuity equation, reservoir storage volume and reservoir release volume were applied to the objective function of the problem. The results obtained from the performance evaluation indices of the models showed that in terms of time reliability, vulnerability and sustainability indices, the gray wolf-genetic hybrid algorithm with 72.73, 0.28, 24.66 is better than the gray wolf algorithm with 68.93, 0.29, 21.48 and the algorithm. Genetics with 66.66, 0.41, 21.34.

    Keywords: Optimization, Taleghan Dam, Grey wolf optimization algorithm, Genetic Algorithm, Grey-wolf-genetic hybrid algorithm}
  • محمدحسن دهقانی پور، حمیدرضا قزوینیان، امیرحسین دهقانی پور*

    در این تحقیق، مدل های شبیه سازی روزانه تبخیر از تشت با استفاده از شبکه عصبی پرسپترون چندلایه، تابع پایه شعاعی و یک رابطه تجربی بهینه سازی شده بر پایه الگوریتم ژنتیک، با 13 ترکیب ورودی از متغیرهای هواشناسی یعنی میانگین دمای روزانه، دمای بیشینه و کمینه، رطوبت نسبی، ساعات آفتابی و سرعت باد توسعه داده شد. این مدلها برای شبیه سازی تبخیر در ایستگاه های سمنان، شاهرود و رشت با شرایط اقلیمی خشک، نیمه خشک و بسیار مرطوب به کار گرفته شد. پس از ارزیابی کمی مدلها، ترکیب ورودی شامل دما، رطوبت نسبی، ساعات آفتابی و سرعت باد برای مدلهای شبیه سازی تبخیر، با ضریب همبستگی بین 0.56 تا 0.85، ریشه میانگین مربعات خطا بین 1.1 تا 2.6 میلی متر و پی بایاس 1 تا 29.5 درصد، به عنوان ترکیب ورودی برتر انتخاب شد. با انجام آنالیز حساسیت مدلهای توسعه داده شده، دما و سپس رطوبت نسبی، به عنوان متغیرهای حساس برای شبیه سازی تبخیر انتخاب شدند. همچنین رابطه تجربی بهینه سازی شده با ترکیب ورودی برتر، توانایی بیشتری برای شبیه سازی مقادیر میانگین و انحراف معیار تبخیر از خود نشان داد و این مدل به عنوان مدل برتر انتخاب شد. در نهایت توانایی مدل برتر به همراه ترکیب ورودی برتر در شبیه سازی تشت تبخیر سه ایستگاه گرمسار (خشک)، دامغان (نیمه خشک) و رامسر (بسیار مرطوب)، با ضرایب همبستگی 0.6 تا 0.84، ریشه میانگین مربعات خطا 1.29 تا 3.16 میلی متر و پی بایاس 2.1 تا 9.2 درصد، مورد تایید قرار گرفت.

    کلید واژگان: هوش مصنوعی, شبکه های عصبی, الگوریتم ژنتیک, تبخیر, ایران}
    MohammadHassan Dehghanipour, Hamidreza Ghazvinian, Amirhossein Dehghanipour *

    In this study, daily simulation models of pan evaporation were developed using a multilayer perceptron neural network, a radial basis function, and an optimized experimental relationship based on the genetic algorithm with 13 input combinations of climate variables, i.e., average daily temperature, maximum and minimum temperature, relative humidity, sunshine hours and wind speed. These models were applied to simulate evaporation in Semnan, Shahrud, and Rasht stations with dry, semi-dry, and very wet climatic conditions, respectively. The best input combination for simulation models was selected based on the quantitative evaluation results; i.e temperature, relative humidity, sunshine, and wind speed which had a correlation coefficient between 0.56 to 0.85, root mean square error between 1.1 to 2.6 mm, and the PBIS coefficient between 1 to 29.5%. The results of the developed models' sensitivity analysis showed that temperature and then relative humidity are sensitive parameters for evaporation simulation. The optimized experimental relationship with the best input combination among the evaporation simulation models had a greater ability to simulate the mean ​​and standard deviation of evaporation, and the model was selected as the best model. Finally, the ability of the best model with the best input combination was confirmed by its application to simulate the evaporation pan in three stations Garmsar (dry), Damghan (semi-dry), and Ramsar (very wet), resulted in correlation coefficients of 0.6 to 0.84, root mean square errors of 1.29 to 3.16 mm and PBIS coefficients of 2.1 to 9.2%.

    Keywords: Artificial intelligence, Neural Networks, Genetic Algorithm, Evaporation, Iran}
  • سجاد خلیلی، مسعود تابش*، الهام قائمی

    آلوده شدن آب آشامیدنی به عنوان یک تهدید برای امنیت آب در سراسر جهان شناخته می شود. در شبکه های توزیع آب، آلودگی پس از ورود به شبکه به سرعت گسترش یافته و خطرات بهداشتی و جانی برای جامعه ایجاد می کند. با استفاده از مجموعه ای از حسگرها که غلظت کلر یا هر ماده شیمیایی دیگر را گزارش دهند، می توان مشاهدات مفیدی برای تشخیص، شناسایی و مدیریت آلودگی ارایه داد. از جمله بر اساس این مشاهدات می‎توان محل، زمان و غلظت آلودگی ورودی به شبکه را تعیین و به تصمیم گیرندگان اعلام کرد. در این پژوهش برای حل مسئله تعیین مشخصات منبع آلودگی، از یک رویکرد شبیه سازی-بهینه سازی استفاده می شود که در آن نرم افزار شبیه سازی شبکه های آب تحت فشار EPANET به عنوان شبیه ساز و الگوریتم ژنتیک به عنوان بهینه ساز به کار رفته است. مدل توسعه یافته در این پژوهش، بر روی EPANET Example 3 اجرا شد. در مدل سازی شبکه های توزیع آب از اطلاعاتی به عنوان داده های ورودی استفاده شد که می توانند سبب بروز خطا در شبیه سازی مدل شوند. زبری لوله ها و نرخ زوال کلر ازجمله این ورودی ها هستند. مدل برای پیدا کردن مکان، زمان و غلظت آلودگی ورودی اجرا شده و تاثیر زبری لوله ها و نرخ زوال کلر بر جواب های مدل بررسی شده است. سناریوی ورود آلودگی بر روی شبکه اعمال شده و مدل ارایه شده در پیدا کردن مکان و زمان آلودگی کاملا دقیق است. با افزایش متغیرها، مدل مکان و زمان ورود آلودگی را به درستی ارزیابی کرده، اما در ارزیابی غلظت آلودگی دقت کامل را ندارد و غلظت آلودگی با انحراف از معیار 1/8%-8/4%=σ محاسبه می شود.

    کلید واژگان: آلودگی, شبکه های توزیع آب, الگوریتم ژنتیک, تحلیل هیدرولیکی, زبری لوله ها, نرخ زوال کلر}
    Sajad Khalili, Massoud Tabesh *, Elham Ghaemi

    Contamination of drinking water is known as a major threat of water security around the world. As contamination enters a water distribution network, it spreads rapidly into the network and poses health and safety risks to the community. Using a set of sensors to report the concentration of chlorine or any other chemical, useful observations can be made to detect, identify and manage pollution. Based on these observations, location, concentration and start time of contamination can be determined and decision makers can be informed. In this paper, a simulation-optimization approach is used to solve the problem of contamination source characterization in which the EPANET software is used as a simulator and the Genetic Algorithm is used as an optimizer. The model developed in this paper is implemented on EPANET example 3. Modeling of water distribution networks uses information as input data which can cause error in model simulation. Pipe roughness and chlorine deterioration rate are among these inputs. The model has been implemented to find the location, start time and concentration of inlet pollution and the effect of pipe roughness and chlorine deterioration rate on the model responses have been investigated. The pollution entry scenario is applied to the network and the model presented is accurate in finding the location and time of the contamination. As the variables increase, the model accurately estimates the location and time of entry of the contamination but does not have complete accuracy in estimating the concentration of contamination, which is calculated with standard deviation of σ = 4.8% -8.1%.

    Keywords: Contamination, water distribution networks, Genetic Algorithm, Hydraulic Simulation Method, Pipe Roughness, Chlorine Deterioration Rate}
  • هیدی محمودپور، سمیه جنت رستمی*، افشین اشرف زاده
    بهره برداری بدون برنامه ریزی و بیش از حد مجاز آب زیرزمینی در نواحی ساحلی خطر پیشروی آب شور را افزایش می دهد، بنابراین مدیریت و پایش کیفیت آب در این نواحی از اهمیت بالایی برخوردار است. در این مطالعه، شبکه پایش بهینه با حداقل تعداد چاه ها در آبخوان ساحلی تالش با توجه به نقشه آسیب پذیری آبخوان و ارزیابی دقت شبکه پایش طراحی شد. در این راستا، نقشه آسیب پذیری آبخوان با استفاده از شاخص DRASTIC اصلاح شده تهیه شد و از الگوریتم ژنتیک برای جستجوی بهینه شبکه پایش استفاده شد. در مدل بهینه سازی هم زمان سه هدف حداکثر کردن همبستگی بین شاخص آسیب پذیری و مقدار EC، حداقل کردن تعداد چاه های پایش و حداکثر کردن ضریب نش-ساتکلیف که بیانگر برازش بین توزیع EC محاسبه شده در شبکه پایش موجود و شبکه جدید است، مورد بررسی قرار گرفت. با اعمال ضریب وزنی w برای هدف اقتصادی، سه هدف در یک تابع هدف تعریف شد و وزن های مختلف w ارزیابی شد. نتایج نشان داد که انتخاب جواب بهینه تا حد زیادی به تعیین ضریب وزنی w بستگی دارد و بهترین وزن با توجه به متعادل ترین جواب و با توجه به شاخص آسیب پذیری و دقت شبکه پایش انتخاب شد. نتایج اعتبارسنجی نشان داد که در هر دو دوره بهینه سازی و اعتبارسنجی تخمین های قابل قبولی حاصل شده است. همچنین با توجه به تغییرات کمی و کیفی آب زیرزمینی در درازمدت بهتر است به صورت دوره ای شبکه پایش کیفی آب زیرزمینی ارزیابی و دوباره طراحی شود تا در برنامه ریزی ها و اعمال روش هایی برای بهبود کیفیت آب زیرزمینی موثر باشد.
    کلید واژگان: آبخوان ساحلی, DRASTIC اصلاح شده, بهینه سازی, الگوریتم ژنتیک}
    Hedi Mahmoudpour, Somaye Janatrostami *, Afshin Ashrafzadeh
    Unplanned operation and excessive extraction of groundwater in coastal areas increases the risk of seawater intrusion; so water quality monitoring and management in these areas are of great importance. In this study, an optimal monitoring network with minimum number of wells in Talesh coastal aquifer is designed according to the aquifer vulnerability map and evaluation of the accuracy of monitoring network. In this regard, the aquifer vulnerability map was prepared using the modified DRASTIC index; and genetic algorithm was used to optimize the monitoring network. Three objectives were used in the optimization model including (1) maximizing the correlation between vulnerability index and EC values, (2) minimizing the number of monitoring wells, and (3) maximizing the Nash-Sutcliffe (NS) efficiency. NS, represented the match between the calculated EC distribution obtained from existing monitoring wells and those wells from the newly generated network. Applying the weighting factor w for economic objective, the three above-mentioned objectives are integrated in a single objective function and different weights of w were evaluated. The results showed that the selection of an optimal solution greatly depends on the weighting coefficient w and the best weight was selected according to the vulnerability index and the accuracy of monitoring network. Due to long-term quantitative and qualitative changes in groundwater, it is better to periodically evaluate and redesign groundwater quality monitoring network so that the network could effectively use in planning and applying methods to improve groundwater quality.
    Keywords: Coastal Aquifer, Modified DRASTIC, optimization, Genetic Algorithm}
  • امید زندی، بنفشه زهرایی*، محسن ناصری
    تخمین دقیق توزیع مکانی بارش در بسیاری از فرآیندهای برنامه ریزی و مدیریت بهره برداری از منابع آب و فعالیت های کشاورزی، نقش کلیدی ایفا می کند. در این تحقیق، به منظور تخمین ماهانه بارش با دقت مطلوب مکانی، مدلی بر پایه چهارچوب PRISM مبتنی بر الگوی ارتفاعی و سایر خصوصیات مکانی، توسعه داده شد و در حوضه آبریز سفیدرود و در بازه زمانی سال آبی 1379 الی 1394 پیاده سازی شد. در گام اول نتایج حاصل از این روش در مقیاس ماهانه با روش بهبود یافته معکوس فاصله وزندار2 مقایسه شد. با توجه به درجه آزادی های موجود در هر دو روش، پارامترهای این دو روش ابتدا در مقیاس زمانی سالانه با استفاده از الگوریتم ژنتیک بهینه یابی شده و از مجموعه پارامترهای بدست آمده به منظور تخمین عملکرد آماری مدل ماهانه از طریق اعتبار سنجی3 متقابل استفاده شد. بر اساس نتایج ماهانه محاسبه شده، هر دو مدل در تخمین مقدار بارش در محل ایستگاه ها، عملکردی نزدیک داشتند. اما علیرغم این عملکرد تقریبا یکسان، توزیع مکانی بارش محاسبه شده توسط روش مبتنی بر PRISM از انطباق بهتری نسبت به الگوی توپوگرافی و شواهد موجود برخوردار است. در گام بعدی عملکرد این مدل در تخمین میانگین بارش ماهانه با روش کریجینگ معمولی مقایسه شد، نتایج مدل توسعه داده شده در ماه های پربارش و روش کریجینگ در ماه های خشک مطلوب تر ارزیابی می شود. . با توجه به حجم اندک بارش های تابستانه، PRISM ابزار مناسب تری نسبت به کریجینگ به منظور درورن یابی مکانی بارش شناخته شد.
    کلید واژگان: درون یابی مکانی بارش, الگوریتم ژنتیک, معکوس فاصله وزن دار, حوضه آبریز سفیدرود, کریجینگ}
    Omid Zandi, Banafsheh Zahraie *, Mohsen Nasseri
    Accurate spatial estimation of precipitation plays a key role in many hydrological modelling, water resources planning and agricultural management studies. In order to estimate high-resolution precipitation in the current research, an estimation model based on PRISM framework considering Digital Elevation Model (DEM) and other spatial attributes is developed and applied to Sefidroud basin during the years 2000-2015. In the first step, the monthly results were compared with modified Inverse Distance Weighted (IDW) as a benchmark method. Considering both models’ degrees of freedom, the parameters are calibrated with Genetic Algorithm in annual time scale and the obtained parameters are utilized to estimate model monthly cross validation error. According to the monthly results, both models had roughly same statistical performance in estimating precipitation at the selected rain gauges. In spite of similar statistical performance of the models, the spatial distribution of precipitation provided by the PRISM based method is more consistent with topographic pattern and existing evidences. In the next step the proposed model’s ability to estimate mean monthly precipitation is compared with ordinary kriging method and according to the results, in wet months the developed model and in dry months kriging method represents more optimal results. According to small amount of summer precipitation, PRISM based approach is considered to be a better tool for spatial interpolation of precipitation than kriging.
    Keywords: Spatial Interpolation of Precipitation, Genetic Algorithm, Inverse distance weighted, Sefidroud Watershed, Kriging}
  • الهام درویشی*، فاطمه فرهنگیان
    در شبکه های توزیع آب، نشت موجب هدررفت و کاهش فشار می شود. روش های شناسایی نشت مختلفی در شبکه ها مورد استفاده قرار می گیرند. از جمله این روش ها الگوریتم های فراکاوشی هستند که در سال های اخیر مورد توجه زیاد محققین قرار گرفته اند. در نرم افزار تجاری WaterGEMS امکان طراحی بهینه، کالیبراسیون و نشت یابی شبکه توزیع آب با استفاده از الگوریتم ژنتیک وجود دارد. در این مقاله با استفاده از ابزار Darwin Calibrator در نرم افزار WaterGEMS V8i امکان نشت یابی WaterGEMS در دو شبکه فرضی (پولاکیس و انی‎تاون) مورد بررسی قرار گرفت. در شبکه پولاکیس که فشار ثبت شده در گره ها به‎عنوان داده مشاهداتی به نرم افزار معرفی شد، محل نشت توسط نرم‏افزار در محل دقیق و یا در مجاورت آن تعیین شده است. اما در شبکه انی‎تاون دبی ورودی نیز به عنوان داده های مشاهداتی به برنامه معرفی شد که محل و مقدار نشت با دقت بالاتری توسط نرم افزار محاسبه شد. این نتایج مشابه نشت یابی انجام شده با الگوریتم کلونی مورچه ها است. بنابراین، WaterGEMS ابزاری مناسب برای مهندسین در برآورد اولیه محل و مقدار نشت است.
    کلید واژگان: نشت یابی, WaterGEMS, شبکه توزیع آب, الگوریتم ژنتیک, Darwin Calibrator}
    Elham Darvishi *, Fatemeh Farhangiyan
    Leakage in water distribution networks will cause waste of water and reduced pressure. Different leak detection methods are used in the networks among which the Meta-search algorithms have received much attention in the recent years. WaterGEMS commercial software uses genetic algorithm for optimal design and calibrate water distribution networks and detect leakage. In this paper, the WaterGEMS V8i performance in leakage detection using Darwin Calibrator tool was investigated in two hypothetical networks (Poulakis and Aniton). In the Poulakis network where only the node's pressure was put into the software as observational data, the location of leakage was determined at or in the vicinity of the exact location. However, in the Aniton network, where the input discharge was also introduced to the program as observational data, the location and the amount of the leakage were calculated more accurately. These results were similar to the leakage resulted in using the Ant colony algorithm.WaterGEMS is therefore evaluated as a good tool for engineers for estimating the location and amount of leakage in water networks.
    Keywords: Darwin Calibrator, Genetic Algorithm, Leakage Detection, Water distribution system, WaterGEMS}
  • نگین ظفری، فریبرز معصومی*، محمدرضا نیکو

    در این پژوهش از یک مدل شبیه سازی- بهینه سازی برای مدیریت چندمرحله ای پیامد ورود بار آلودگی ناگهانی در شبکه های توزیع آب شهری استفاده شد. ابزارهای استفاده شده در مدیریت پیامد در این پژوهش، تخلیه آب آلوده توسط شیرهای آتش نشانی، باز یا بسته کردن لوله ها برای کنترل مسیر جریان در شبکه یا ایزوله کردن نواحی مختلف و نیز خاموش یا روشن کردن پمپ ها برای تنظیم فشار جریان آب در شبکه هستند. برای شبیه سازی از نرم افزار EPANET و برای بهینه سازی از الگوریتم ژنتیک تک هدفه استفاده شد. توابع هدف مساله مدیریت پیامد در این پژوهش عبارت اند از: حداقل کردن زمان بازگشت سیستم به حالت عادی، حداقل کردن جرم آلودگی مصرف شده توسط کاربران و نیز حداقل کردن تعداد گره های آلوده شده. هرکدام از توابع هدف اشاره شده برای دو سناریوی مختلف مدیریتی اجرا شد. در سناریوی اول، وضعیت شیر های تخلیه آتش نشانی و نیز شیرهای باز و بسته کردن لوله ها از نظر باز یا بسته بودن و نیز وضعیت پمپ ها از نظر روشن یا خاموش بودن از ابتدا تا انتهای دوره شبیه سازی ثابت و در سناریوی دوم وضعیت های اشاره شده به تناوب طبق الگوهای موجود قابل تغییر بود. تعداد متغیرهای تصمیم در این پژوهش 54 عدد، شامل تعیین باز یا بسته بودن شیرهای آتش نشانی، باز یا بسته بودن لوله ها و نیز روشن یا خاموش بودن پمپ ها بود. تزریق بار آلودگی از سه گره کاندیدا در شبکه انجام شد. نتایج نشان داد که در حالت تغییر متناوب ابزارهای مدیریتی، تابع هدف حداقل کردن زمان بازگشت سیستم به حالت عادی بین 13 تا 5/26 درصد، تابع هدف حداقل کردن جرم آلاینده مصرفی بین 12 تا 20 درصد و تابع هدف حداقل کردن تعداد گره های آلوده بین 6 تا 21 درصد بهبود یافت. لازم به ذکر است که در همه سناریوها، عدم افت فشار آب در گره های مختلف شبکه از حداقل مقدار مجاز تعیین شده و نیز عدم افزایش تعداد فعالیت های واکنش های مدیریتی از حداکثر مقدار تعیین شده کنترل شد. تناوب در باز و بسته شدن لوله ها و شیرهای تخلیه آتش نشانی و نیز در روشن یا خاموش بودن پمپ ها به بهبود توابع هدف تا حد قابل قبولی کمک کرد.

    کلید واژگان: مدیریت پیامد, الگوریتم ژنتیک, EPANET, شبکه توزیع آب شهری, تزریق آلودگی}
    Negin Zafari, Fariborz Masoumi *, Mohammad Reza Nikoo

    In this study, a simulation-optimization model is used for multi-period consequence management of sudden contamination in urban water distribution network. The tools used in the management of consequences in this study are to discharge contaminated water by hydrants, to cut or plug the pipes to control the flow path in the network or to isolate the different areas, as well as to switch the pumps on or off to regulate the water flows pressure into the network. EPANET software is used for simulation and single-objective genetic algorithm is used for optimization. In this study, the three objective functions are to minimize system return time to normal situation, minimize the mass of contamination consumed, and minimize the number of infected nodes. Each of the objective functions mentioned is executed for two different management scenarios. In the first scenario, the status of the hydrants, valves and pumps is constant from the beginning to the end of the management period. In the latter scenario, the status of the hydrants, valves and pumps can be changed periodically from the beginning to the end of the management period. The number of decision variables in this study was 54, which included determining whether the hydrants were open or closed, whether the pipes were closed or connected, and whether the pumps were on or off. The contamination loading is injected from the three candidate nodes into the network. The results show that alternating situations of hydrants, valves and pumps, compared to the situation where the hydrants, valves and pumps are in constant condition, decreases the return time to a normal state between 13 and 26.5 percent, the amount of contaminated water consumed between 12 and 20 percent and the number of infected nodes between 6 and 21 percent. It should be noted that in all scenarios, the minimum water pressure at the nodes of the network is controlled from the minimum permissible value and the increase in the number of management responses actions is controlled from the maximum permissible value. The alternation of the opening and closing of the hydrants and valves, as well as the switching of the pumps on or off, helps to improve the target functions to an acceptable extent.

    Keywords: Consequence Management, Genetic Algorithm, EPANET, Urban water distribution network, Contaminant Injection}
  • مبین افتخاری*، محمد اکبری

    شبکه‎های توزیع آب به عنوان یکی از مهم‎ترین زیرساخت‎های طرح‎های تامین آب است که بخش مهمی از اعتبارات مالی کشور را به‎خود اختصاص داده است. از آن‎جا که طراحی بهینه دارای تاثیر به‎سزایی در کاهش هزینه چنین طرح‎های عظیمی است، طراحان همواره به‎دنبال یافتن روشی هستند که ضمن تامین قیود و معیارهای فنی طرح، کمترین هزینه را داشته باشد. یکی از روش‎های بهینه‎سازی، روش الگوریتم‎ژنتیک است که از پرکاربردترین روش های بهینه‎سازی است. مسیله‎ای که مورد توجه این تحقیق است ارزیابی روش‎های فرا ابتکاری مورد استفاده در طراحی شبکه توزیع آب شهری است تا جایگاه الگوریتم ژنتیک به‎عنوان یک روش بهینه‎سازی در این خصوص مشخص شود. با توجه به هزینه‎های سنگین مترتب بر پروژه‎های شبکه توزیع آب، ارزیابی هزینه‎ای مدل‎ها مسیله‎ای مهم و مورد نیاز است. در این تحقیق بخشی از شبکه توزیع آب شهر مشهد با استفاده از روش الگوریتم‎ژنتیک، بهینه‎سازی شد. بدین منظور ابتدا مدل‎سازی توسط نرم افزار WaterGEMS انجام گرفت و هزینه کل براساس فهرست بها محاسبه شد، سپس با توجه به تابع هدف و معیار هزینه و با رعایت قیود سرعت و فشار مجاز شبکه، بهینه‎ سازی انجام شد و هزینه نهایی به‎دست آمد. نتایج حاصل از روش ارایه شده نشان داد هزینه سرمایه‎گذاری پس از استفاده از رویکرد پیشنهادی بهینه‎سازی در حدود 14 درصد نسبت به طرح اولیه کاهش خواهد یافت. هم‎چنین مقایسه هزینه روش پیشنهادی در مقایسه با سایر الگوریتم های فرا ابتکاری وضعیت مطلوب تری را ارایه کرد.

    کلید واژگان: الگوریتم ژنتیک, بهینه‎سازی, شبکه توزیع آب, WaterGEMS}
    Mobin Eftekhari *, Mohammad Akbari

    Water distribution networks are amongst the most important infrastructures of water supply projects, which attracts notable financial credits from the governments. As optimal design can significantly reduce the costs of such large projects, designers always try to minimize the costs while applying all the constraints and technical specifications of the project. Genetic algorithm is one of the most popular approaches for optimizations in the design projects. This research aims at evaluating the meta-heuristic methods used in designing the urban water distribution networks and to assess the genetic algorithm as an optimization mean for such methods. Given the heavy costs associated with water distribution network projects, it is very important how a model perform the cost evaluation. For the current study, the modeling was first performed by WaterGEMS software and the total cost was calculated based on the price list. Then, according to the objective function and cost criterion and with respect to constraints of speed and pressure in the network, optimization was performed and the final cost was obtained. The results of the proposed method showed that by optimization, the investment cost would decrease by about 14% compared to the original plan. Comparison was also made to other meta-heuristic algorithms which confirmed better performance of the proposed algorithm with regards to costs.

    Keywords: Genetic Algorithm, optimization, Water Distribution Network, WaterGEMS}
  • مسعود تابش*، مژگان عسکرزاده، اکبر شیرزاد
    شبکه های توزیع آب زیرساخت های پیچیده ای هستند که ساخت، بهره برداری و نگهداری از آنها نیازمند صرف هزینه های قابل توجهی است. از آن جایی که اکثر متغیرهای موثر در طراحی و بهره برداری از شبکه های توزیع آب به طور دقیق و قطعی قابل محاسبه و دست یابی نیستند، لذا بحث عدم قطعیت به عنوان یک موضوع جدا نشدنی در زمینه محاسبات این شبکه ها نیز باید مد نظر قرار گیرد. در این پژوهش با استفاده از مفهوم منطق فازی و به کارگیری الگوریتم بهینه سازی ژنتیک، تاثیر عدم قطعیت های موجود در متغیرهای ورودی شبکه (تقاضای گرهی و ضریب زبری لوله) بر نتایج تحلیل هیدرولیکی دو شبکه توزیع آب نمونه بررسی شد. در ابتدا توابع عضویت فازی متغیرهای ورودی به دست آمد و با منظور نمودن تاثیر توام عدم قطعیت این متغیر ها، متغیرهای خروجی تحلیل هیدرولیکی با دقت بیشتری محاسبه شد. در ادامه متغیرهای فشار، سرعت و افت انرژی به عنوان نشانگرهایی برای ارزیابی عملکرد هیدرولیکی اجزای شبکه (گره های مصرف و لوله ها) در نظر گرفته شد. به منظور محاسبه شاخص عملکرد هیدرولیکی این اجزا، پس از تحلیل هیدرولیکی شبکه با استفاده از مدل تحلیل هیدرولیکی مبتنی بر فشار، از منحنی های جریمه تعریف شده مطابق با استانداردهای موجود، استفاده شد و نتایج با خروجی های تحلیل هیدرولیکی مبتنی بر تقاضا مقایسه شد. به علاوه معادله جدیدی برای تلفیق عملکرد اجزای شبکه و به دست آوردن شاخصی برای ارزیابی عملکرد کل لوله و محاسبه اندیس عملکرد هیدرولیکی کل شبکه معرفی شد. طبق نتایج حاصل، مقادیر عدم قطعیت جزئی در متغیرهای ورودی تحلیل هیدرولیکی، عدم قطعیت بالایی در نتایج تحلیل هیدرولیکی شبکه های توزیع آب به دنبال داشت. البته متغیر سرعت جریان در لوله ها بیشتر از متغیر فشار گرهی تحت تاثیر عدم قطعیت موجود در متغیرهای ورودی تحلیل هیدرولیکی قرار می گیرد. همچنین استفاده از روش تحلیل مبتنی بر فشار در ارزیابی عملکرد هیدرولیکی شبکه های توزیع آب در طول دوره بهره برداری منجر به نتایج منطقی تر و نزدیک تر به واقعیت می شود.به طور مثال شاخص عملکرد کل شبکه برای شبکه 9 حلقه ای برابر 56/0 و برای شبکه دو حلقه ای هم براساس روش های تحلیل هیدرولیکی مبتنی بر تقاضا و مبتنی بر فشار به ترتیب برابر 26/0 و 59/0 به دست آمد.
    کلید واژگان: شبکه های توزیع آب, تحلیل هیدرولیکی مبتنی بر فشار, ارزیابی عملکرد, عدم قطعیت, منطق فازی, الگوریتم ژنتیک}
    Massoud Tabesh *, Mozhgan Askarzadeh, Akbar Shirzad
    Water distribution networks (WDNs) are complicated infrastructures which their construction, operation and maintenance have considerable costs. Since most of the variables effective on the design and operation of WDNs cannot be computed and achieved accurately and definitely, uncertainty subject should be considered as an inseparable issue in the calculation of these networks. In this study, using the fuzzy logic concept and genetic optimization algorithm, the impact of uncertainties of input variables (nodal demands and pipe roughness coefficients) on the results of hydraulic analysis of two sample networks have been examined. In this regard, first, the fuzzy membership functions of input variables have been determined and by considering the simultaneous impacts of these variables' uncertainties, the output variables of hydraulic analysis have been calculated more accurately. Afterwards, variables of pressure, velocity and energy loss have been considered as representers for evaluating the hydraulic performance of network elements (nodal demand and pipes). In order to calculate the hydraulic performance indices of these elements, after analyzing the network based on the pressure driven simulation method, penalty curves defined according to the available standards, have been employed and the obtained results have been compared to the results of the demand driven simulation method. In addition, a new relation for combining the performance indices of network elements and obtaining an index for evaluating the total pipe performance and calculating the total hydraulic performance index of network has been introduced. According to the obtained results, slight uncertainties in the input variables of hydraulic analysis lead to high uncertainties in the outputs of the hydraulic analysis of WDNs. Meanwhile, velocity in pipes more than nodal pressures are affected by the uncertainties of input variables of hydraulic analysis. Also, implementing the pressure driven simulation method in performance evaluation of WDNs in their operation period leads to more reasonable and real results. For instance the total performance of network was 0.56 for 9-loop network and was 0.26 and 0.59 for 2-loop network, respectively, based on demand and pressure driven simulation methods.
    Keywords: water distribution networks, Pressure Driven Simulation Method, Performance Evaluation, Uncertainty, Fuzzy logic, Genetic Algorithm}
  • امین مجیدی پور، علی افروس

    این پژوهش با هدف بهبود الگوی فرسایش و رسوب در محل تقاطع کانال ها با بهینه سازی پارامترهای هندسی و هیدرولیکی به کمک الگوریتم ژنتیک انجام گرفته است. در مطالعه حاضر الگوی سه بعدی جریان در قوس 180 درجه با آبگیر جانبی با بستر صلب و نیز مکانیسم شکل گیری توپوگرافی بستر در قوس 180 درجه با آبگیر جانبی به روش وارد شدن رسوب بر روی بستر صلب با استفاده از نرم افزار HEC-RAS  و الگوریتم ژنتیک در متلب مدل سازی عددی و شبیه سازی شده است.. برای روندیبی از روش محاسباتی و روش الگوریتم ژنتیک بهره گرفته شده است و در این زمینه نتایج نشان می دهد که الگوریتمGA دقت بالاتری در روندیابی سیل رودخانه داشته است. علاوه براین تفاوت بین دبی پیک مشاهداتی و روندیابی شده در الگوریتم GA، 85/4 و در محاسباتی 7/9 متر مکعب بر ثانیه به دست آمده است.

    کلید واژگان: انتقال رسوب, کانال U شکل, آبگیر جانبی, الگوریتم ژنتیک}
  • امین کانونی*، سید مهدی هاشمی شاهدانی، صدیقه انوری
    در این پژوهش از یک الگوریتم قطعی مبتنی بر روش بهینه سازی ژنتیک (GA) به منظور تخصیص بهینه آب از منابع سطحی و زیرزمینی بین مصارف مختلف در بهره برداری از سد مخزنی یامچی در استان اردبیل استفاده شده است. تابع هدف در مدل بهینه، حداکثر نمودن سود حاصل از تخصیص آب به بخش کشاورزی با توجه به الگوی کشت منتخب می باشد به طوری که تامین نیازهای شرب و زیست محیطی به عنوان محدودیت در مدل بهینه در نظر گرفته شد. متغیرهای بارندگی و جریان ورودی به مخزن به دلیل خاصیت غیر قطعی شان، گسسته شده و سپس مدل بهینه به ازای مقادیر مختلف حجم ابتدایی مخزن در شروع بهره برداری و هر ترکیب منطقی از بارندگی و جریان ورودی به مخزن (تحت سه سناریو حداقل، نرمال و حداکثر) اجرا شد. نتایج نشان می دهد که در سناریوی حداقل و نرمال با افزایش حجم ابتدایی مخزن، سود حاصله بیشتر شده ولی در سناریو حداکثر، حجم ابتدایی مخزن تاثیری بر سود ندارد. هر چه حجم ابتدایی مخزن کم باشد عملکرد نسبی محصولات کم بوده که این موضوع در سناریو حداقل بیشتر نمایان است. همچنین حجم آب قابل تخصیص از منابع آب زیرزمینی به بخش کشاورزی بین 1/3 تا 9/7 میلیون متر مکعب متغیر بوده که با پتانسیل برداشت آب از طریق چاه های بهره برداری مطابقت دارد.
    کلید واژگان: آب سطحی و زیرزمینی, الگوریتم ژنتیک, تخصیص بهینه, سد مخزنی یامچی, کمبود منابع آب}
    Amin Kanooni *, Seyyed Mehdi Hashemi Shahedani, Sedigheh Anvari
    In this research, a deterministic algorithm based on the Genetic Optimization (GA) method was used to optimal water allocation from surface and underground resources between different uses in the operation of Yamchi reservoir dam in Ardabil province. The objective function in the optimized model was to maximize the profit of water allocated to the agricultural sector according to the selected cropping pattern, so that the supply of drinking and environmental requirements was considered as a constraint in the optimal model. The rainfall and inflow to the reservoir are discretized due to their non-deterministic property, and then for different values of the initial volume of the reservoir at the beginning of the operation period and any logical combination of rainfall and inflow to the reservoir (under the three scenario: minimum, normal and maximum), the optimal model was implemented. The results showed that in the minimal and normal scenario with increasing initial volume of the reservoir, the profit was increased, but in maximum scenario, the initial volume of the reservoir had no effect on the profit. The smaller the initial volume of the reservoir had the lower the relative yield of the products, which is most evident in the minimum scenario. Also, the amount of water allocated from groundwater resources to agricultural sector varies from 3.1 to 7.9 MCM, which corresponds to the potential for extracting water through utilization wells.
    Keywords: Genetic alghorithm, Optimal allocation, Surface, underground water, Water resources shortage, Yamchi reservoir dam}
  • محمدرضا معینی، بنفشه زهرایی *
    امروزه به دلیل مشکلات کمبود آب و همچنین اثرات قابل توجه تغییر اقلیم بر منابع آب، بایستی سعی شود تا با برنامه ریزی مبتنی بر توسعه پایدار، از این منبع ارزشمند به بهترین شکل استفاده شود. تعریف دقیق بیلان آبی حوضه های آبریز کشور، از ضرورت های برنامه ریزی مبتنی برواقعیت و توسعه پایدار است. سوابق تحقیقاتی در مورد مدل های بیلان ماهانه عمدتا معطوف به مدل های بیلان هیدروکلیماتولوژی است که منابع آب زیرزمینی را به شکل بسیار محدود و تنها به صورت یکلایه یا دو لایه از خاک در نظر می گیرند. از این رو، توسعه مدل هایی که اثر بیلان آب زیرزمینی را به طور همزمان با بیلان هیدروکلیماتولوژی در نظر بگیرند، می تواند در ارائه تصویر دقیقتری از منابع آب هر حوضه مفید باشد. در مدل پیشنهادی در این تحقیق سعی شده آبخوان توسط مدل بیلان تانک زیرزمینی مدلسازی شود که به مدل بیلان هیدروکلیماتولوژی متصل شده و پارامترهای دو مدل به طور همزمان بهینه سازی شوند. از الگوریتم ژنتیک برای بهینه سازی پارامترهای مدل توسعه داده شده پیشنهادی استفاده شده است. جهت ارزیابی کارایی، این مدل در محدوده مطالعاتی نیشابور واقع در حوضه ی آبریز کویر مرکزی برای 9 سال آبی مورد استفاده قرار گرفته است. نتایج این تحقیق، نشان دهنده پتانسیل قابل توجه رویکرد پیشنهادی برای مدلسازی سریع بیلان عمومی محدوده های مطالعاتی کشور بوده است هر چند که برای برآوردهای دقیق تر، مدلسازی توزیعی توصیه می شود که در آن امکان درنظر گرفتن تبادلات آب بین منابع سطحی و زیرزمینی با درنظر گرفتن تغییرات گرادیان هیدرولیکی امکان پذیر است.
    کلید واژگان: بیلان عمومی, بیلان هیدروکلیماتولوژی, بیلان زیرزمینی, بهینه سازی, الگوریتم ژنتیک}
    Mohammadreza Moeini, Banafsheh Zahraie *
    Sustainable management of water resources in various basins depends on accurate estimation of water balance. Reviewing literature of water balance models reveals that most published works are focused on hydro-climatologic water balance models, which consider aquifers like tanks with one or two soil layers. These models use empirical equations to calculate the effects of groundwater on hydro-climatological water balance. In this study, we have tried to advance previous studies by linking previously developed hydro-climatological and groundwater balance models. In the developed model in this study, the aquifers were modeled more accurately by using the tank-model approach. Optimizaing the parameters of the joint water balance model is an important step for achieving proper water balance model performance. In order to assess the performance of the recommended model, hydro-climatological and groundwater water balance in Neyshabur and Rokh plains were modeled in a nine-year period. The results proved that the proposed approach can be used for modeling water balance of other basins in the country. Although it was suggested that it can be better to use distributed modeling which allows considering interactions between surface water and groundwater resources.
    Keywords: Water Balance, Hydro-Climatologic water balance, Tank groundwater balance, Optimization, Genetic Algorithm}
  • سعید خلیفه، کاظم اسماعیلی، حمید خلیفه
    امروزه جوامع بشری هزینه های بسیاری را برای تامین نیاز آبی خود با هدف به حداکثر رساندن سود و به حداقل رساندن هزینه صرف می کنند. اگر هدف کاهش هزینه باشد، با کاهش هزینه لوله های مورد استفاده در شبکه به طوری که فشار آب در گره ها از حد پایین خود یعنی 14 متر آب کمتر نباشد، بخش عمده ای از این هدف تامین خواهد شد. در این پژوهش بهینه سازی براساس تابع هدف دومنظوره بخشی از شبکه توزیع آب هماشهر واقع در استان کرمان مورد بررسی قرار گرفته است که با توجه به اقلیم خاص منطقه حایز اهمیت است. در بهینه سازی یک شبکه توزیع آب علاوه بر بعد مالی مساله، باید به ابعاد دیگری همچون فشار، سرعت آب در لوله ها که در طراحی شبکه نقش اساسی دارد توجه کرد. در این تحقیق بعد فشار به عنوان تابع هدف دوم و اعمال سرعت به عنوان قید محدودیت در نظر گرفته شده است. اگر در این شبکه تابع هدف تنها بر اساس هزینه در نظر گرفته شود شبکه از لحاظ تامین فشار مناسب در محل های مصرف با مشکل مواجه خواهد شد. بدین منظور در این مطالعه شبکه توزیع توسط مدل WaterGEMS تحلیل هیدرولیکی شده و بعد با استفاده از الگوریتم ژنتیک، بهینه سازی انجام گرفته است. در پایان بهینه سازی از بین چند سناریو براساس تابع دو هدفه انجام و سناریویی که از نظر کاهش هزینه و بهبود فشار شبکه در وضعیت مطلوبی قرار داشت انتخاب شد که بعد از بهینه سازی، در حدود 15 درصد از هزینه کل پروژه صرفه جویی صورت گرفته است.

    کلید واژگان: شبکه توزیع آب, WaterGEMS, مسائل هیدرولیکی, لوله, الگوریتم ژنتیک}
    saeed khalife, kazem esmaili, hamid khalife
    Human societies nowadays undergo huge expenses to meet the water requirements aiming at maximizing the benefits and minimizing the costs. The goal of reduced costs can substantially be met by reduction in the cost of network pipes while satisfying the minimum pressure at nodes; i.e. 14 meters. This study is a multi-objective optimization function that will be constructed in a part of the water distribution network of the Homashahr city in Kerman province. In optimization of water distribution network, in addition to financial problems, other aspects should also be noted such as pressure and velocity of water in pipes which play key role in network design. In this study, the pressure was considered as a second objective function and the velocity was set as a boundary condition. When the objective function is defined only on the basis of cost, the network can face inadequate pressure in consumers’ connections. In this study “WaterGems” software is used for hydraulic simulation and also optimization process based on genetic algorithm. Based on the two objective functions defined in terms of cost reduction and improved network pressure, a scenario with suitable condition was derived. This scenario caused 15% reduction in total costs of the project.
    Keywords: Genetic Algorithm, Homashahr, Optimization, Water Distribution Network, WaterGEMS}
  • عطاالله ندیری*، زینب طاهری، قدرت برزگری، خلیل دیده بان
    برداشت بی رویه از آب های زیرزمینی به منظور تامین نیازهای کشاورزی، صنعتی، مصارف خانگی و... از عمده دلایل وقوع پدیده فرونشست می باشد، که بیشتر آبخوانها را درگیر کرده است. در این تحقیق یک چهارچوب کلی برای بررسی پتانسیل فرونشست در آبخوانها ارائه شده است که ارزیابی این روش در دشت شبستر انجام شدکه فرونشست هایی تا بیش از 30 سانتی متر در آن گزارش شده است. در این پژوهش، هفت عامل هیدروژئولوژیکی و ژئولوژیکی موثر بر فرونشست، شامل افت سطح آب زیرزمینی، محیط آبخوان، تغذیه، پمپاژ، کاربری اراضی، ضخامت آبخوان و فاصله از گسل مورد ارزیابی قرار گرفته و تلفیق شدند و نقشه آسیب پذیری دشت در برابر فرونشست حاصل شد. سپس نتایج حاصل با فرونشست بدست آمده از بررسی تصاویر ماهواره ای صحت سنجی شدند. با وجود قابل قبول بودن نتایج، برای بهبود نتایج حاصله و بهینه سازی وزن هایی که با نظر کارشناسی به هریک از عوامل موثر بر فرونشست داده شده بود، از روش الگوریتم ژنتیک استفاده شد. نتایج نشان داد که این روش با افزایش ضریب همبستگی بین شاخص فرونشست و فرونشست های بدست آمده در دشت، توانایی بیشتری در ارزیابی پتانسیل فرونشست دارد. همچنین مشخص شد که قسمت های جنوبی و مرکزی دشت شبستر بیشترین پتانسیل فرونشست را دارا هستند، بنابراین برنامه های مدیریتی و حفاظتی لازم برای جلوگیری از ایجاد و افزایش فرونشست باید اعمال گردد.
    کلید واژگان: پتانسیل فرونشست, آبخوان, الگوریتم ژنتیک, بهینه سازی وزن, دشت شبستر}
    Zeynab Taheri, Ghodrat Barzghari, Khalil Dideban, Ataallah Nadiri *
    Land subsidence is often triggered by over abstraction of groundwater due to increased demands from agriculture, industry and domestic uses. This problem is investigated for Shabestar plain formulating a framework to estimate subsidence potentials and the outcome is compared with measured values of them with the lowest threshold value of 30 cm. The research puts together seven hydrogeological and geological factors affecting land subsidence, which comprise groundwater level decline, aquifer media, recharge, groundwater withdrawal, land use, aquifer thickness and fault distance. Although the framework results are acceptable, Genetic Algorithm (GA) was used to optimize weights and to improve the correlation between calculated indices and their corresponding measured subsidence values. Results confirm the improvement and show further that the southern and southeastern areas in Shabestar plain have most subsidence potentials. As such management plans are essential to meet the local demands and yet to protect land against subsidence and other adverse impacts.
    Keywords: Subsidence Potential, Aquifer, Genetic Algorithm, Weight Optimization, Shabestar Plain}
  • رسول قبادیان*، سید احسان فاطمی، آتنا حاضری
    بهینه سازی شبکه های آبیاری تحت فشار به منظور کاهش دادن هزینه ها تاکنون تحقیقات بسیاری را به خود اختصاص داده است. در این تحقیقات غالبا بهینه سازی با استفاده از کد های آماده و یا جعبه ابزار های متداول انجام شده است. کد توسعه داده شده در این تحقیق که مبتنی بر بهینه سازی به روش الگوریتم ژنتیک می باشد به هر یک از قطر های موجود در بازار یک عدد صحیح اختصاص می دهد. سپس با انجام عملیات تقاطع، جهش و جایگزینی با رویکرد نخبه گرایی بر روی مجموعه کروموزوم ها قطر های بهینه انتخاب و به زیر برنامه محاسبه ضربه قوچ فرستاده می شود. پس از محاسبه فشار های مازاد مجددا به مدل بهینه سازی برمی گردیم. در این مرحله قیود حداکثر فشار کاری با قیود فشار ترکیدگی لوله جایگرین می شوند و مجددا قطرهای بهینه محاسبه و به مدل ضربه قوچ فرستاده می شوند. نتایج این تحقیق نشان داد در مقایسه با شرایط موجود طراحی بهینه هزینه اجرای خطوط لوله شبکه آبیاری تحت فشار اسماعیل آباد لرستان را از 28/825935 به 37/730958 دلار کاهش می دهدکه معادل 5/11 درصد هزینه اجرای خطوط لوله شبکه می باشد. از طرفی محاسبات نشان داد تنها با تغییر قطر 3 خط لوله از 16 خط لوله موجود در سیستم می توان اضافه فشار ناشی از ضربه قوچ به علت بستن سریع همه شیرهای انتهایی خطوط لوله اصلی در مدت زمان کمتر از یک ثانیه را کنترل نمود. در این حالت هزینه اجرای خطوط لوله از37/730958 دلار به 28/775511 دلار یعنی حدود 1/6 درصد افزایش می یابد.
    کلید واژگان: بهینه سازی, الگوریتم ژنتیک, ضربه قوچ, آبیاری بارانی, شبکه اسماعیل آباد}
    Seyed Ehsan Fatemi, Atena Hazeri, Rasuol Ghobadiyan *
    Optimization and modeling of the pressurized irrigation system in other to reduce their construction cost has attracted many scientists up to the present time. Optimization of these irrigation systems has often been conducted by using available commercial codes or toolbox's of conventional evolutionary algorithms combined with hydraulic models. Developed code that is based on genetic algorithm assigns an integer numeric to each available diameter. Then, by applying the cross-over, mutation and reinsertion with elitism approach on set of chromosomes optimum diameter of pipes are selected. Optimum diameters are sent to another subroutine that has been developed to simulating water hammer pressure in which maximum pressures due to water hammer phenomenon in all pipe are calculated. Then, calculated maximum pressures are sent to optimization subroutine again where constrains of working pressure are substituted by the bursting pressure constrains. Exchange of information between optimization and hammer models continues so that the calculated optimal diameters have not change. The results showed that optimized design by the present model reduces cost of implementation of pipelines of Ismailabad irrigation network from 825935.28$ to 730958.37$ which is equivalent to 11.5% of the cost of implementing of the pipelines.Also the results showed that by changing diameter of 3 pipes of 16 existing pipes we can control excess pressure of water hammer due to rapid closing of all valve at the end of pipelines during less than 1 second. In this case the cost of implementing of the pipelines increases 6.1% e.g. from 730958.37$ to 775511.5$.
    Keywords: Optimization, Genetic Algorithm, water hammer, Sprinkler irrigation, Ismailabad irrigation network}
  • اکبر شیرزاد *، احمدرضا عبدالهی پور ارکی
    پژوهش حاضر مبتنی بر ارائه روش بهینه سازی با الگوریتم ژنتیک برای طراحی شبکه های جمع آوری فاضلاب است. به منظور تدوین مدل بهینه سازی، با مطالعه فهرست بهای پایه شبکه جمع آوری فاضلاب، صورت جلسات کارگاهی و صورت وضعیت های پیمانکاران، تابع هزینه ای بر اساس متغیرهای شیب و قطر لوله ها استخراج شده و به عنوان تابع هدف کمینه سازی هزینه به کار گرفته شده است. نتایج حاصله نشان دهنده کارایی مدل بهینه سازی ارائه شده در کمینه سازی هزینه اجرای شبکه های جمع آوری فاضلاب است؛ به طوری که استفاده از این مدل در طراحی شبکه جمع آوری فاضلاب شهر ارومیه، کاهش 13 درصدی هزینه اجرا را به دنبال دارد. از مزیت های این مدل، توجه به مسائل اجرایی و عدم ایجاد منهول ریزشی در نقاط اتصال لوله ها می باشد. در این پژوهش همچنین با ارائه روشی برای محاسبه آب باران، تاثیر آب باران در طراحی شبکه های فاضلاب مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج حاصله برای شبکه جمع آوری فاضلاب شهر ارومیه بیانگر ورود مقادیر قابل توجه آب باران (تا 10 برابر دبی فاضلاب) به داخل شبکه بوده و اعمال آب باران در محاسبات طراحی منجر به افزایش قابل توجه سایز لوله ها و هزینه اجرای شبکه می شود.
    کلید واژگان: شبکه جمع آوری فاضلاب شهری, منهول ریزشی, آب باران, بهینه سازی, الگوریتم ژنتیک}
    A. Shirzad *, A. Abdollahi Pourarki
    In this paper a genetic algorithm method is applied for the optimal design of sewer networks. By studying the list price and the records and reports of contractors of sewer network construction, a cost function is derived. The variables in this function are the pipe diameter and the pipe slope. The results showed the capability of the presented model for the optimal design of sewer networks. Optimization of Urmia sewer network using the proposed model led to 13 percent decrease in construction cost. Among the advantages of the proposed model are considering the execution aspects and avoiding drop at pipe joints. Proposing a method for calculating rainwater, the impact of rainwater on design of sewer networks was also examined. According to the results for the case study of Urmia city, considerable discharge of rainwater (up to 10 times of sanitary sewer discharge) enters into the sewer network which is not consistent with the primary design criteria of the separate network. Considering the rainwater in design of sewer networks would lead to considerable increases in pipe sizes and network costs.
    Keywords: Sewer network, Drop, Rainwater, Optimization, Genetic algorithm}
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال