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 « Reliability » در نشریات گروه « آب و خاک »

تکرار جستجوی کلیدواژه «Reliability» در نشریات گروه «کشاورزی»
  • ریحانه حقیقی، امیر ملک پور اسطلکی*، مهدی اسمعیلی ورکی

    تحلیل پایداری شیب های خاکی در مسائل مهندسی مربوط به بررسی خاکریز جاده ها، جداره رودخانه ها و شیب های بالادست و پایین دست سدهای خاکی حائز اهمیت می باشد. با توجه به تاثیر عدم قطعیت و مقادیر تصادفی متغیرهای ژئوتکنیکی موثر بر پایداری شیب خاکی جداره رودخانه و وجود همبستگی میان این متغیرها، در تحقیق حاضر از تحلیل احتمالاتی مشترک متغیرهای تصادفی دارای همبستگی (در این تحقیق، زاویه اصطکاک داخلی و چسبندگی خاک) با کاربرد توابع کاپولا در بررسی پایداری این شیب های خاکی استفاده شد. همچنین در انجام تحلیل ها تاثیر تغییرات تراز سطح آب رودخانه و تاثیر کاربرد روش های تعادل حدی مختلف در تعیین پایداری شیب در قالب یک مطالعه موردی در چهار مقطع از رودخانه شلمان رود استان گیلان مورد بررسی قرار گرفت. برای انجام تحلیل های احتمالاتی یک برنامه رایانه ای در محیط نرم افزار MATLAB توسعه داده شد. نتایج نشان داد که تابع کاپولا فرانک و روش تعادل حدی مورگنسترن-پرایس ابزار مناسبی در انجام تحلیل احتمالاتی به منظور تعیین توزیع احتمال ضریب اطمینان پایداری شیب خاکی جداره رودخانه می باشند. بررسی توزیع های احتمال ضریب اطمینان به دست آمده از روش های مختلف تعادل حدی نشان داد که تابع توزیع نرمال در مقایسه با تابع توزیع مقادیر حدی GEV برازش بهتری بر نتایج دارد. با کاهش تراز آب در رودخانه، مقادیر ضریب اطمینان کاهش می یابد که بیشترین نرخ کاهش ضریب اطمینان در تغییر از تراز سطح آب حداکثر به ازای 20 درصد کاهش سطح آب رخ داده و کاهش ضریب اطمینان به ازای کاهش سطح آب از 20 به 40 درصد با نرخی کمتر ایجاد می شود.

    کلید واژگان: تعادل حدی, عدم قطعیت, قابلیت اطمینان, کاپولا, نرم افزار Geostudio}
    Reyhaneh Haghighi, Amir Malekpour Estalaki *, Mehdi Esmaeili Varaki
    Introduction

    Stability analysis of earthen slopes is important for the investigation of road embankments, river walls and upstream and downstream slopes of earthen dams. The sloping earthen walls of the river are always subject to instability and failure caused by various factors such as floods, variations of the water level in the river. In investigating the stability of the earthen sloping walls of rivers, the role of hydraulic and geotechnical variables and their correlations are important as factors of creating uncertainty in the analyzes. The aim of current research is to investigate the effect of water level changes on the stability of the soil slopes of the river wall under the conditions of applying the correlation of effective random geotechnical variables with the use of copula functions. Also, comparing the performance of copula functions used in combination with limit equilibrium methods is another goal of this research.

    Methodology

    The uncertainty and correlation of the random soil properties including the internal friction angle and the cohesion of the river sloping wall were investigated at four cross-sections of Shalmanrood river in Guilan province of Iran. To this end, a computer code was developed in MATLAB and five copula functions were applied to the soil properties and the calculated correlations and distributions were compared using Akaike and Bayesian information criteria to determine the best copula. Then in GeoStudio software, using three limit equilibrium methods including Bishop, Spencer and Morgenstern-Price the slope stability was approximated. The distributions of factor of safety were obtained for three scenarios of water level including the maximum observed level and the water level decline by 20 and 40 %.

    Results and discussion

    For the maximum water level in the river cross-section 1, the distribution of factor of safety was obtained in the range of 1.4-3.6 using the limit equilibrium method. By decreasing the water level by 20%, the factor of safety changes to 1.2-1.9 and declining the water level by 40% , the range is obtained 1.06-2.8. The same trends of decreasing the factor of safety by the water level decline in the river are observed in three other cross-sections. For the maximum river water level in cross-section 1, the maximum error of normal and GEV distributions were obtained equal to 7.8 and 11.4%, respectively. In addition, the error of normal and GEV distributions for water level decline by 20% were13.4% and 13.6% respectively. Finally, the error of 9% and 14.5% were obtained for the water level decline by 40% for the normal and GEV, respectively. It is observed that normal distribution offers better performance for all water levels and the errors of both distributions increase with water level decline. This trend is also observed in the all studied cross-sections.

    Conclusions

    The performance of the Morgenstern-Price method compared to other limit equilibrium methods is not affected by the variations of the water level in the river and always offers acceptable results. Three limit equilibrium methods used (Bishop, Spencer, and Morgenstern-Price) provide similar results at lower values of the factor of safety (with lower cumulative probability, CDF). Frank copula is the best function to model the correlation of random variables affecting the studied sloping walls of the river. The highest rate of change in factor of safety is observed for the water level decline by 20%.

    Keywords: Copula, GeoStudio software, Limit equilibrium, Reliability, uncertainty}
  • محمدعلی غلامی سفیدکوهی*، زهرا باقری خلیلی

    استحصال آب باران پشت بام بعنوان منبع جایگزین مهم در مکان و زمانی که منابع آب سطحی و زیرزمینی آلوده، محدود و یا به سادگی در دسترس نیستند، بشمار می رود. این تحقیق با هدف بررسی کمی و کیفی آب استحصال شده از سیستم های برداشت آب باران برای تولید آب شرب در دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی ساری صورت گرفته است. برای بررسی پتانسیل استحصال آب باران در محدوده دانشگاه، یکی از ساختمان های خوابگاه دانشجویی با مساحت سقف 850 مترمربع و ظرفیت 300 دانشجو در نظر گرفته شد. از داده های روزانه بارندگی ایستگاه دشت ناز ساری در دوره 2000 تا 2018 بعنوان ورودی های مدل بیلان روازنه آب به منظور تعیین حجم مناسب مخزن ذخیره آب باران استفاده شد. همچنین بمنظور بررسی کیفیت آب جمع آوری شده از سقف، از خروجی بام نمونه برداری و برخی از پارامترهای مهم فیزیکی، شیمیایی و میکروبی اندازه گیری شد. با توجه به نتایج، حجم مخزن ذخیره سازی با ظرفیت 30 مترمکعب با تقاضای روزانه حدود 6/3 مترمکعب آب شرب و با قابلیت اطمینان حجمی و زمانی بترتیب 27 و 9/24 درصد، انتخاب شد. یافته ها نشان داد در نتیجه اجرای این سیستم، سالانه حدود 354 مترمکعب در مصرف آب شهری صرفه جویی خواهد شد. همچنین نتایج نشان می دهد استفاده مستقیم از آب جمع آوری شده برای مصارف شرب دارای محدودیت می باشد. بر این اساس با توجه به میزان آب تولیدی سالانه پیشنهاد می شود تا ضمن استفاده از تانک شن برای بهبود پارامترهای فیزیکی (کدورت)، از سیستم UV برای گندزدایی و تصفیه میکروبی استفاده شود.

    کلید واژگان: سامانه جمع آوری باران, صرفه جویی آب, قابلیت اطمینان, مدل بیلان آب, IRWQI}
    MohammadAli Gholami Sefidkouhi *, Zahra Bagheri Khalili

    Roof rainwater harvesting is considered an important alternative source where contaminated surface and groundwater resources are limited or not readily available. The aim of this study was to evaluate the quantity and quality of water extracted from rainwater harvesting systems for drinking water production at Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University. To investigate the potential for rainwater harvesting within the university, one of the student dormitory buildings with a roof area of 850 m2 and a capacity of 300 students was considered. Daily rainfall data of Dasht-e Naz station in Sari in the period 2000 to 2018 were used as inputs of the water balance model to determine the appropriate volume of the rainwater storage tank. Also, in order to evaluate the quality of water collected from the roof, sampling from the roof outlet and some important physical, chemical and microbial parameters were measured. According to the results, the volume of the storage tank of 30 m3 in the dormitory with Volumetric and time reliability of 29 and 29.5 percent, respectively, was considered appropriate. The results showed that at the implementation of this system, about 309 m3 of town water consumption will be saved annually. The results also show that the direct use of collected water for drinking purposes is limited. Accordingly, according to the amount of water produced annually, it is recommended to use a UV system for disinfection and microbial purification while using a sand tank to improve physical parameters (turbidity).

    Keywords: IRWQI, Rainwater Harvesting System, reliability, Water saving, Water Balance Model}
  • هادی شوکتی*، زینب سجودی، محمود مشعل

    ایران از لحاظ اقلیمی جزء مناطق خشک و نیمه خشک جهان محسوب می شود که از میزان بارندگی نسبتا پایینی برخوردار است. از طرفی، توزیع این میزان بارندگی در کشور نیز مناسب نبوده و اغلب در سواحل دریای خزر و نیمه غربی تا جنوب غرب کشور رخ می دهد. این عوامل، لزوم انجام اقدامات مدیریتی در جهت غلبه بر بحران آب را به دنبال دارد. یکی از راهکارهای عملی در راستای مدیریت منابع آب، اجرای سامانه های استحصال آب باران می باشد که باید به صورت بهینه طراحی شوند تا سامانه توجیه اقتصادی داشته باشد. در این مقاله با هدف ارزیابی و بهینه سازی سامانه های استحصال آب باران، داده های 42 ساله بارش روزانه شهرستان اردبیل تحت سناریو یک خانه مسکونی با سطح آبگیر 100 و 200 متر مربع و دارای چهار سکنه در نظر گرفته شد. شبیه سازی سامانه در نرم افزار متلب انجام و قابلیت اطمینان مخازن و نسبت سرریز برای حجم های مختلف مخازن محاسبه شد. در نهایت، بهینه سازی حجم مخازن با استفاده از الگوریتم ژنتیک انجام شد. نتایج نشان داد که برای پشت بام 100 متر مربع، استفاده از مخزن 5/0 متر مکعبی بیشترین سودآوری را داشته و با نصب این مخزن، سالانه 17 درصد در مصرف آب صرفه جویی خواهد شد. همچنین مخزن بهینه برای پشت بام 200 متر مربع برابر با 5/1 متر مکعب انتخاب شد که با استفاده از آن می توان در هر سال حدود 32 درصد در مصرف آب صرفه جویی کرد. ارقام بدست آمده برای درصد صرفه جویی در مصرف آب حاکی از پتانسیل بالای شهرستان اردبیل برای اجرای سامانه های استحصال آب باران است.

    کلید واژگان: الگوریتم ژنتیک, بهینه سازی, شبیه سازی, قابلیت اطمینان}
    H. Shokati *, Z. Sojoodi, M. Mashal
    Introduction

     Arid and semi-arid climates prevail in Iran. The precipitation is also sparsely distributed in most areas of the country. Therefore, there is a need for management measures to overcome the water crisis. One of these measures is designing rainwater harvesting systems that can meet some of the non-potable needs and reduce runoff in urban areas. The main components of rainwater harvesting systems in residential regions include the catchment area, storage tank, and water transfer system from the catchment area to the tank. The storage tank is the biggest investment in a rainwater harvesting system, as most buildings are not equipped with a storage system. Therefore, tank capacity should be determined optimally to minimize project implementation costs. The stored water volume and the project profit increases with increasing the tank volume. However, in this case, the price of the tank increases. Therefore, the tank capacity should be optimally designed to justify economic exploitation.

    Materials and Methods

     In order to evaluate the feasibility of using rainwater harvesting systems, the tanks’ volume was optimized. Due to the higher rainfall of Ardabil relative to the average rainfall of the country, it is expected that this area has a good potential for the implementation of rainwater harvesting systems. Therefore, this region was selected as the study area under the scenario of a residential house with ​​100 and 200 m2 catchment areas and four inhabitants. The amount of rainfall in the region is one of the primary parameters in determining the volume of rainwater collection tanks. Some of the precipitated water is always inaccessible due to evaporation from the surface. Nonetheless, since there is almost no sunlight during and immediately after rainfall, and also the received water enters the reservoirs shortly after precipitation, evaporation was assumed to be zero. Daily precipitation data for 42 years (from 1977 to 2019) were retrieved from the Ardabil Meteorological site. The daily water balance modeling method was used to analyze the rainwater harvesting systems due to the simplicity of interpretation, high accuracy and better general acceptance. Daily precipitation data were entered into this model and used as the primary source to meet the domestic demands. Simulation of rainwater harvesting systems was performed using daily precipitation data in MATLAB software, and the reliability of these systems was calculated for different tank volumes. Then, considering the price of drinking water and the current price of tanks in the market, the optimal volume of tanks was calculated using the Genetic Algorithm. Finally, the annual volume of water supply and the amount of water savings in case of using the optimal volumes of tanks were also estimated.

    Results and Discussion 

    The results showed that the percentage of reliability is directly related to the volume of the tank, thus, the reliability percentage also increases with increasing the tank capacity. As the volume of the tank increases, the slope of the increasing reliability percentage decreases continuously, to the point that this slope becomes almost zero. Comparing the reliability percentage obtained for 100 and 200 m2 rooftops indicated that 200 m2 rooftop had a higher reliability percentage than 100 m2 rooftop due to receiving much more rainfall and meeting the water need for a longer duration. By comparing the results of overflow ratio for 100 and 200 m2 rooftops, it can also be concluded that using a fixed size tank, the overflow in 200 m2 rooftop is higher, which is due to receiving more water volume than 100 m2 rooftop. The results also showed that by using a 5 m3 tank, 44.5 and 24 m3 of water can be stored annually from the 200 and 100 m2 catchment areas, respectively, these are equal to 28 and 19 m3, respectively, if 1 m3 tank is used. The optimal tank volumes for 100 and 200 m3 rooftops are equal to 0.59 and 1.66 m3, respectively. Since the tanks are made in specific volumes, the obtained volumes were rounded to the closest volumes available in the market. Thus, a 1.5 m3 tank was used for a 200 m2 rooftop and a 0.5 m3 tank was applied for a 100 m2 rooftop.

    Conclusion

    Application of a tank of 0.5 m3 for the rooftop of 100 m2 was the most profitable for saving 17% of water consumption, annually. Moreover, the optimal tank volume for the 200 m2 rooftop was selected to be 1.5 m3, saving about 32 % of water consumption per year. Water-saving percentages indicate the high potential of our study area for the implementation of rainwater harvesting systems.

    Keywords: Genetic algorithm, Optimization, reliability, simulation}
  • دریا دهقان، سامان نیک مهر*

    امروزه شبکه های آبیاری مصرف کننده عمده آب در بخش کشاورزی هستند. از طرفی، عواملی همچون افزایش جمعیت، تغییر اقلیم و عدم تناسب روش های توزیع آب با شرایط کم آبی، تاثیرات منفی بر مدیریت بهره برداری از شبکه های آبیاری داشته است. تحقیق حاضر با هدف بررسی و تعیین گزینه‏های مناسب مدیریت تحویل و توزیع آب در شبکه آبیاری و زهکشی گاوشان واقع در جنوب استان کردستان، با استفاده از مدل هیدرودینامیکی SOBEK و مبتنی بر شاخص های مولدن-گیتس انجام شد. کانال اصلی شبکه، 2854 (ha) از اراضی با نه تعاونی روستایی را تحت پوشش قرار می دهد. در مجموع 14 بازه آبگیری در طول مسیر در نظر گرفته شد. سه دوره بهره برداری در قالب چهار سناریوی بهره برداری بر اساس شاخص های ارزیابی کفایت، راندمان و اعتمادپذیری توزیع مورد مطالعه و بررسی قرار گرفتند. نتایج نشان داد، در شرایط تطابق الگوی بهره برداری و دبی طراحی مطابق با مشخصات فنی کانال، شاخص های ارزیابی مطلوب بودند. شاخص کفایت توزیع در حالت بهره برداری مبتنی بر دبی طراحی، در 8/34 % آبگیرها بیشینه مقدار خود را داشت. این در حالی است که برای حالت بهره برداری بر اساس وضعیت موجود، این تعداد، به 3/4 % تقلیل یافت. بااین وجود، در شرایط موجود شبکه که مشخصات فنی آن تکمیل نگردیده و الگوی بهره برداری و دبی ورودی به کانال با دبی طراحی مطابقتی ندارد، پایین ترین مقادیر برای شاخص های بهره برداری به دست آمد. برداشت های غیرمجاز از کانال اثر مستقیم و نامطلوبی روی شاخص های بهره برداری گذاشته است، لذا متوقف کردن برداشت های غیرمجاز از کانال به منظور ارتقای کیفیت توزیع و گردش آب در شبکه امری ضروری شناخته شد.

    کلید واژگان: اعتمادپذیری, راندمان توزیع, شبکه آبیاری و زهکشی, کفایت, مدیریت بهره برداری}
    Darya Dehghan, Saman Nikmehr *
    Background and Objectives

    Population growth, increasing competition in various sectors of water consumption (industry, drinking, and agriculture), and limited water resources require the need for proper management and optimal use of water resources. Irrigation and drainage networks play an important role in the economic development of the region and the main factors of their structure change during the operation period. So that a single management program over time, can not meet the needs of the operation and this issue, reduces the efficiency of networks compared to the expected performance at the time of design. Poor performance of irrigation networks and their effect on reducing water productivity in the agricultural sector has necessitated the need to provide effective methods for the proper operation of irrigation networks. What has not regained its proper importance and status is the operation of networks in a scientific manner and under the principles of the original plan and to increase the productivity of the water consumption unit. Low irrigation efficiency reducing the useful life of irrigation facilities, increasing the costs of managing the operation and maintenance of irrigation networks, and increasing the government's financial losses are among the common problems of irrigation networks in Iran. Conventional design and operation of irrigation networks due to the lack of tools to comply with the rules of operation with the changing needs of water time, causes significant losses in the networks.For this reason, the present study was conducted to examine and determine appropriate options for managing the delivery and distribution of water in terms of space in the network.

    Methodology

    In this regard, part of the irrigation and drainage network of Gavoshan, in the south of Kurdistan province was considered. The main channel of the network covers 2854 ha of downstream lands, which includes 9 rural cooperatives. A total of 14 intakes ranges were considered along the route, including 2 inverted siphons at the beginning of the network, 13 duckbill weir, and 23 intakes (18 farm intakes and 5 main and grade 2 intakes). 4 different operation periods were considered. 4 operation scenarios were studied based on the evaluation indices of distribution adequacy, efficiency, and reliability. To perform simulations and evaluate the performance of the main network from the perspective of operation in this study, the hydrodynamic model SOBEK, Ver. 2.12.002 was used.

    Findings

    According to the results obtained from the studied indicators for the S1 operation scenario (designed based on discharge at peak consumption), the average values of the adequacy, efficiency, and reliability indices were obtained 0.80, 0.96, and 0.24, respectively. in the second scenario, the average adequacy, efficiency, and reliability indicators were 0.71, 0.84, and 0.34, respectively. Accordingly, it can be concluded that for the S2 operation scenario, the distribution efficiency index for the main network was moderate and the distribution of water throughout the network based on the above index was relatively acceptable. However, the performance of the main network in water distribution based on adequacy and reliability indicators has been very poor and unfavorable, so that most of the cooperatives in the main network, have received water unequally and unfairly. According to the obtained results for the S3 operation scenario, the average values of the total indicators of adequacy, efficiency, and reliability were estimated to be 0.62, 0.71, and 0.46, respectively. Unauthorized withdrawals along the main channel were also one of the factors aggravating the decrease in evaluation indicators in different scenarios.

    Conclusion

    The results showed that the technical specifications and design of the channel are closely related to the design discharge of the channel as well as the pattern of channel operation. So that during the design, the channel should be designed based on the design discharge of the entrance to the channel, as well as the operating pattern appropriate to it. In this case, the evaluation indicators used were favorable. However, in the current conditions of the network, the technical specifications of which have not been completed and the pattern of operation and discharge of the channel do not comply with it, the lowest values were obtained for the evaluation indicators. Therefore, to improve the quality of water distribution in the network and increase the operation indicators, the technical specifications of the network should be completed and water intake should not be taken in its current form.In the current operation of the network, in addition to the problem of how to draw water from the canal and also the inflow of much less than the discharge of the channel design, unauthorized withdrawals from the canal have caused several problems of operation. In such a way that it has a direct effect on each operation indicators and minimizes them. Therefore, stopping unauthorized withdrawals from the channel in order to improve the quality of water distribution in the network is essential. It is also very important and necessary to create a mechanism to control the discharge of cooperatives located in the upstream part of the network in order to increase the indicators of adequacy and justice in the whole network.

    Keywords: reliability, Distribution efficiency, Irrigation, Drainage Network, Adequacy, Operation management}
  • علیرضا دنیائی، امیرپویا صراف*

    در پژوهش حاضر، از الگوریتم بهینه سازی چندهدفه جستجوی شکار گروهی دلفین ها (MODEA) در تهیه قواعد بهره برداری بهینه سد گاوشان در استان کرمانشاه، در شرایط تغییراقلیم، استفاده شد. این قواعد با دو هدف کمینه سازی آسیب پذیری و بیشینه سازی اطمینان پذیری در شرایط پایه - از فروردین 1386 الی مهرماه 1398- و شرایط تغییراقلیم- فروردین 1420 الی مهرماه 1432- تهیه شدند. نتایج نشان داد که در شرایط تغییراقلیم بر اساس سناریوی متوسط، ضمن افزایش دما به میزان 8/1 و کاهش بارش به میزان 1/20%، میزان رواناب نیز به 69/0 مقدار دوره پایه کاهش می یابد. به علاوه محدوده تغییرات آسیب پذیری در شرایط پایه و تغییراقلیم، به ترتیب، برابر 18 تا 45 % و 10 تا 39 ٪ و محدوده تغییرات اطمینان پذیری در شرایط مذکور، به ترتیب، برابر 52 تا 5/89 ٪ و 28 تا 90 ٪ بوده و به ازای اطمینان پذیری 80 %، مقادیر آسیب پذیری به ترتیب، به میزان 33 و 30 % برای شرایط پایه و تغییراقلیم برآورد گردید. مقایسه حجم رهاسازی و حجم کمبود نیاز آبی به ازای نقطه پرتوی حاصل از اطمینان پذیری 80% ضمن افزایش میزان رهاسازی در شرایط تغییراقلیم نسبت به شرایط پایه، نشان دهنده تطابق بیشتر میزان رهاسازی از مخزن با تقاضا و عملکرد بهتر سد در شرایط تغییراقلیم می باشد.

    کلید واژگان: اطمینان پذیری, بهینه سازی, ریزمقیاس نمایی, شبیه سازی بارش - رواناب, قواعد تصمیم گیری}
    Alireza Donyaii, Amirpouya Sarraf *

    In the present study, a multi-objective Dolphin Echolocation Algorithm (MODEA) was used to derive optimized operation rules of Gavoshan dam in kermanshah province under climate change conditions. These rules were extracted for the two purposes of minimizing vulnerability and maximizing reliability indices under the baseline i.e., April 2007 to October 2019 and climate change conditions i.e., April 2040 to October 2052. Results showed that under climate change conditions, in addition to increasing temperature by 1.8 degrees Celsius and decreasing in precipitation by 20.1%, the runoff would also be reduced to 0.69 related to the baseline period. Moreover, vulnerability changes by 18% to 45% and 10% to 39% in baseline and climate change conditions respectively, and the range of reliability changes by 52% to 89.5% and 28% to 90%, under these conditions, respectively. Comparison of the release and the water demand volume under climate change to the baseline conditions -based on the Pareto point with 80% reliability while increasing the release rate- indicates a greater adaptation of the release rate from the reservoir to the demand volume and a better performance of the reservoir under climate change conditions.

    Keywords: Decision Making Rules, Rainfall-runoff simulation, Reliability, Statistical Downscaling}
  • ام البنی محمدرضاپور*، زهره سادات موسوی

    آب ذخیره شده در مخازن یکی از منابع مهم تامین آب در مناطق کم آب بشمار میرود. بنابراین بهرره برداری بهینه از آن مخصوصا در دوران خشکسالی از اهمیت زیادی برخوردار میباشد. در این تحقیق به بررسی بهینه سازی بهره برداری از مخزن سد وشمگیر واقع در استان گلستان با اعمال سیاست جیره بندی پیوسته با استفاده از الگوریتم ازدحام ذرات و برنامه ریزی خطی پرداخته شد. تابع هدف در این تحقیق کمینه سازی مقدار کمبود می باشد. به منظور بررسی اثر اعمال سیاست مدیریتی جیره بندی، دوره خشکی سه ساله از سال 1380 تا 1382 در نظر گرفته شد. برای ارزیابی نتایج از شاخص های ارزیابی منابع آب همچون درصد تامین، درصد اعتمادپذیری، آسیب پذیری، برگشت پذیری، پایداری مورد استفاده قرار گرفت. میزان تغییرات حجم آستانه مخزن در هر ماه از مدل استخراج شده و منحنی قاعده جیره بندی ارایه گردید. ارزیابی نتایج دو مدل نشان داد شاخص پایداری مدل برنامه ریزی خطی (با مقدار78/41) از الگوریتم ازدحام ذرات (با مقدار 416/6) بسیار بالاتر بوده و نشان از کارایی بالاتر این مدل در بهینه سازی سیاست جیره بندی در سد وشمگیر می باشد.

    کلید واژگان: بهره برداری, اعتمادپذیری, سیاست جیره بندی, بهینه سازی, مخزن}
    O. MohamadReza Pour, Z .Mosavi Rasteger

    Water stored in the reservoir is one of the main sources of water supply in arid regions. Therefore, optimal operation of it is of utmost importance, especially in drought duration. In this study, optimal operation of Voshmgir dam using continues hedging policy optimized by linear programming (LP) and Partial swarm optimization Algorithm (PSO) that located in Golestan province north of Iran was investigated. The objective function is minimization of the Shortage index. In order to examine the effects of used hedging policy, 3 continuous drought years was considered. To evaluate the results of the models, evaluation criteria such as the percentage of water supply, reliability, vulnerability and stability indicators was used. The threshold volume changes per month was extracted and the base hedging rule curve for reservoir was presented. Evaluating the results of two models showed stability index in linear programming with 41.78 model was much higher than particle swarm algorithm with 6.416. Which indicates the higher performance of this model in the optimization of hedging policy in Voshmgir reservoir.

    Keywords: operation, reliability, Hedging Policy, optimization, Reservoir}
  • بهاره پیرزاده*، جعفر جعفری اصل، علی محتشمی، سیما اوحدی

    سدهای بتنی وزنی پایداری خود را تنها با استفاده از وزن بتنی که در آن ها ریخته شده است تامین می کنند، بنابراین حداقل سازی وزن آن ها و یا حداقل سازی حجم بتن مصرفی در آن ها هزینه های ناشی از ساخت سد را به طور قابل توجهی کاهش می دهد. هدف از این مطالعه، ارزیابی عملکرد سه الگوریتم فراکاوشی جست و جوی هارمونی، الگوریتم اجتماع ذرات و جامعه زنبور های عسل مصنوعی در یافتن مقطع بهینه سدهای بتنی وزنی می باشد. بدین منظور سد کوینا واقع در کشور هند به عنوان مطالعه موردی در نظر گرفته شد. برنامه نویسی در محیط متلب صورت گرفت و هر الگوریتم تحت قیود مقاومت در برابر لغزش، واژگونی و محدوده تنش های مجاز، شش بار برای این مسئله اجرا گردید که در نهایت، یک مقدار به عنوان جواب بهینه انتخاب شد. نتایج نشان دادند که گرچه هر سه الگوریتم نسبت به حالت واقعی جواب بهینه تری می دهند، اما الگوریتم جست و جوی هارمونی نسبت به دو الگوریتم دیگر مطلوب ترین جواب را یافته است. در ادامه به منظور بررسی نقش عدم قطعیت های موجود در طراحی مقطع سد، به طراحی مبتنی بر قابلیت اعتماد بر اساس روش شبیه سازی مونت کارلو پرداخته شد. نتایج حاصل، ایمنی بالاتر در طراحی سد را نسبت به طراحی بهینه بدون اعمال قابلیت اعتماد نشان داد.

    کلید واژگان: سد بتنی وزنی کوینا, بهینه سازی, الگوریتم های فراکاوشی, قابلیت اعتماد, مونت کارلو}
    Bahareh Pirzadeh *, Jafar Jafari Asl, Ali Mohtashami, Sima Ohadi

    Concrete gravity dams secure their stability by the weight of the concrete used in their structure. Therefore, minimizing their weight (the volume of concrete consumed in their body) can reduce the costs significantly. This study aims to evaluate the performance of three metaheuristic optimization algorithms: harmony search, particle swarm optimization, and artificial bee colony, to find the optimal cross-section size of the gravity dam. In this way, the Koyna dam located in India is considered a case study. The programming is applied in Matlab software. Each algorithm under the constraints of this problem (the sliding, overturning, and vertical tension on the body of the dam) is run 6 times. Finally, the lowest value was chosen as the optimal result. The results revealed that however all the algorithms have the optimal outputs than their real one but the optimum one is for the harmony search algorithm. To investigate the role of available uncertainties of dam cross-section, Monte Carlo simulation is engaged. The achieved results based on reliability show more safety of dam design.

    Keywords: Koyna gravity dam, optimization, Metaheuristic Algorithms, Reliability, Monte Carlo}
  • هادی شوکتی*، مهدی کوچک زاده، علی اکبر نوروزی
    مقدمه و هدف
    کشور ایران به لحاظ اقلیمی که در آن قرار گرفته است، با مشکل کمبود منابع آبی مواجه است. از آنجا که سطح وسیعی از مساحت شهر ها را سطوح نفوذ ناپذیر خیابان ها تشکیل می دهند، حجم آب استحصالی از این سطوح قابل توجه بوده و می تواند فشار بر منابع آب را کاهش دهد و پاسخگوی بخش عمده ای از نیازهای غیرشرب باشد. ضمن آن که از گسترش آلودگی ناشی از سرریز و پس زدگی تاسیسات جمع آوری آب های سطحی و افزایش غیراقتصادی ابعاد آن ها جلوگیری می کند.
    مواد و روش ها
    در این مطالعه، طراحی سامانه استحصال آب باران از سطوح آسفالت با هدف تامین بخشی از نیاز فضای سبز دانشکده کشاورزی دانشگاه تربیت مدرس، با استفاده از تصاویر پهپاد انجام شد. بدین منظور، داده های در دسترس 22 ساله بارش روزانه و 761 تصویر هوایی با استفاده از پهپاد DJIPhantom 3 Professional تهیه شد. سپس مدل رقومی ارتفاع منطقه شد و برای تعیین مسیر رواناب، حوضه بندی منطقه در محیط GIS صورت گرفت. پارامتر های درصد قابلیت اطمینان و نسبت سرریز از مخزن برای هر سطح به ازای حجم های مختلف مخازن برآورد گردید. سپس حجم بهینه هریک از مخازن با استفاده از الگوریتم ژنتیک تعیین شد.
    یافته ها
    با توجه به وضعیت توپوگرافی سطوح خیابان دانشکده، رواناب حاصل از آن ها قابل جمع آوری در یک مخزن نیست، لذا 4 مخزن A، B، C و D با حجم های بهینه شده به ترتیب برابر با 15/6، 46/3، 1 و 20 مترمکعب در نقاط مختلف سطوح خیابان ها در نظر گرفته شد.
    بحث و نتیجه گیری
    با طراحی سامانه های استحصال آب باران، می توان حجم قابل توجهی از آب باران را برای مصارف غیرشرب دانشکده ذخیره نمود.
    کلید واژگان: الگوریتم ژنتیک, پهپاد, سطوح آبگیر, قابلیت اطمینان, نسبت سرریز}
    Hadi Shokati *, Mahdi Kouchakzadeh, Aliakbar Noroozi
    Introduction
    Iran is facing shortage of water resources due to the climate in which it is located. Since large areas of urban surfaces are Impenetrable streets, the volume of water harvested from these surfaces is significant and can reduce the pressure on water resources and meet a large portion of the non-potable demands, it also prevents the spread of pollution caused by overflows and backlogs in surface water collection facilities and uneconomic increase of their volumes.
    Materials and Methods
    In this paper, the design of rainwater harvesting system from asphalt surfaces was carried out with the aim of meeting part of the green space demand of Tarbiat Modares University faculty of agriculture, using drone images. For this purpose, available data of 22 years of daily precipitation and 761 aerial images were obtained using DJI Phantom3 Professional drone. Then, the digital elevation map of the case study was prepared and to determine the runoff direction, the basin of the area was carried out in the GIS. Reliability percentage and overflow ratios of the tanks were estimated for each level for different tank volumes. Then the optimal volume of each tank was determined using genetic algorithm.
    Findings
    The results showed that due to the topographic status of the faculty street surfaces, the runoff from them could not be collected in one tank, so 4 tanks A, B, C and D with optimized volumes of 6.15, 3.46, 1 and 20 cubic meters were considered in different parts of the street surfaces, respectively.
    Conclusion
    With designing rainwater harvesting systems, a significant amount of rainwater can be stored for non-potable consumption.
    Keywords: Genetic Algorithm, Drone, Catchment Area, Reliability, Overflow Ratio}
  • اویس ملائی خلیلی ها*، مهدی کوچک زاده، فرشته حقیقی فشی

    با توجه به وضعیت اقلیمی و مصارف بیش از حد آب در اکثر شهرهای بزرگ می‌توان مشکل کم‌آبی را تا حد مطلوبی با استفاده از سامانه‌های جمع‌آوری آب باران کاهش داد. «قابلیت اطمینان» به درصدی از کل روزهای سال گفته می‌شود که بتوان توسط آب جمع‌آوری‌شده در مخازن، تقاضای موردنظر ساکنان را تامین کرد. «پتانسیل ذخیره‌ی آب باران» به حجمی از رواناب گفته می‌شود که قبل از تبدیل به سیلاب توسط مجموعه‌ای از اقدامات در مخزن ذخیره شود و مورد استفاده قرار ‌گیرد. هدف از این تحقیق، برآورد قابلیت اطمینان مخازن ذخیره‌سازی آب باران و بررسی پتانسیل ذخیره‌سازی آب باران بود. در این مطالعه، از برقراری بیلان آبی بین ورودی (بارندگی) و خروجی (سرانه مصرف خانگی) برای تجزیه و تحلیل عملکرد و طراحی بهینه‌ حجم مخازن در سه منطقه متفاوت از تهران شامل مرکز، غرب و شمال استفاده شد. تفاوت در برخی از مشخصات این مناطق از قبیل میزان بارندگی و توپوگرافی قابل توجه است. تعدادی از نمودارهای قابلیت اطمینان مخازن آب باران برای مصارف داخلی در رابطه با حجم مخزن، مساحت پشت‌بام، تعداد افراد در یک خانه (تقاضای آب) و درصدی از کل نیاز آبی که توسط آب باران ذخیره‌شده تامین می‌شود، ارایه شد. نتایج نشان داد که برای پشت‌بام‌ با مساحت 100 مترمربع، قابلیت اطمینان 100 درصد حتی با یک مخزن بسیار بزرگ (10000 لیتر) قابل دستیابی نیست، و اینکه قابلیت اطمینان مستقل از اندازه‌ی مخزن برای مخازن با اندازه‌های بزرگ‌تر از 8000-5000 لیتر بوده و وابسته به موقعیت مکانی منطقه است. همچنین، متوسط ذخیره‌ی آب باران در مخازن به‌صورت سالانه برای هر سه مکان تعیین شد. نتایج نشان داد که بیشترین میزان ذخیره آب باران در مخزن برای پشت‌بام با مساحت 300 مترمربع در شمال تهران و برابر با 100 مترمکعب بود، و کمترین ذخیره آب باران در مخزن برای پشت‌بامی با مساحت 100 مترمربع (برابر با 17 مترمکعب) در غرب تهران بود. به‌طور کل، از نتایج مشخص شد که سامانه‌ی استحصال باران در منطقه‌ی شمال تهران از قابلیت اطمینان و همچنین امکان ذخیره‌ی آب باران بیشتری نسبت به مرکز و غرب تهران برخوردار است. ایستگاه‌های باران موردنظر (که در فاصله 10 تا 20 کیلومتری از هم واقع شده‌اند) به‌علت تفاوت در شرایط تغییرات بارندگی و بعضا توپوگرافی، نتایج آنها به‌طور محسوسی متفاوت بود. این نتایج نشان می‌دهد که قابلیت اطمینان مخازن آب باران می‌تواند به‌طور قابل توجهی در یک شهر بزرگ مانند تهران متفاوت باشد که سبب تغییر در الگوی طراحی سامانه آب باران خواهد شد.

    کلید واژگان: شرایط اقلیمی, قابلیت اطمینان, مخازن ذخیره آب باران, مدل بیلان آبی}
    Oweis Mollaei*, Mehdi Kouchakzadeh, Fereshteh Haghighi feshi

    With increasing population and changing climate regime, water supply systems in many cities of the world are under stress. To tackle this problem, water authorities are adopting several measures including demand management and identifying alternative water sources such as stormwater harvesting, greywater and wastewater reuse and desalination. Among all the alternative water sources, stormwater harvesting perhaps has received the highest level of attention. Regarding to excessive water consumption in large cities, the problem of water shortage can be reduced to the extent desirable by using rainwater harvesting systems. “Reliability” is percentage of total days in a year when the water collected in the reservoirs is able to supply the demand of residents. “Rainwater storage potential” is the volume of runoff that is collected and used by a series of actions in the tank, before becoming a flood. The aim of this study was to estimate the reliability of rainwater storage tanks and to investigate the potential of rainwater storage. In the current study, the daily water balance between the rainfalls as input and domestic water-consumption per capita as output were used for the performance analysis and design the optimum of rainwater tanks, at three different regions of Tehran (center, north and west). These three different regions of Tehran are distinct due to notable different rainfall and topography characteristics. Charts of reliability of rainwater storage were produced for domestic rainwater tanks due to tank volume, roof area, number of people in a house (i.e. water demand) and percentage of total water demand to be satisfied by the harvested rainwater. In this study, the reliability of rainwater harvesting system was investigated for rainwater saving and non-potable water supply in three different regions of Tehran. It was found that for a relatively small roof area (100 m2), 100% reliability could not be achieved even with applying a very large tank (10,000 L). This roof area was very small to collect the appropriate amount of rainfall. In this case, the accumulated rain was used quickly and the reservoir remained empty until the next rain event occurred. For the larger reservoirs, the reliability remained constant; in which case, part of the volume of the reservoir or the entire volume remained in most of the time because the roof area for collecting rainwater was enough, or the demand for water was not high. For a large roof area (300 m2), about 40% reliability can be achieved with a tank size of 10,000 L. Reliability was independent of tank size for the sizes larger than 5000–8000 L; in these rang of size, the reliability depends on the region (location). Also, the average rainwater storage in reservoirs was determined annually for each of the three locations. The results showed that the amount of rainwater storage increases with increasing roof area. It was found that with increasing the daily water demand of building residents, the days of water supply by rainwater saving from roofs would decrease. According to the results, it can be stated that the effect of increasing the volume of the reservoir in storing rainwater for the roofs with larger areas were greater than the roofs with small areas because, the roofs with the small area do not fill the reservoir. The runoff overflow from the reservoir was often carried out on the large roofs, which can be reduced by increasing the volume of the reservoir (reducing the runoff from the reservoir and adding to the amount of rainwater stored). The maximum rainwater storage for a roof area of 300 m2 were 100 m3, annually in north of Tehran. The minimum storage for a roof area of 100 m2 were 17 m3, annually in west of Tehran. In general, the results showed that north of Tehran has more reliability and also more rainwater storage than the center and west of Tehran. The considered rainfall stations (which are located 10 to 20 km apart) produced significantly different results due to the difference in rainfall conditions and topographic variability. The results revealed that rainwater tank reliability can vary significantly within a large city like Tehran, which emphasizes the need to change the design pattern of considering a single annual rainfall value for the purpose of rainwater tank sizing.

    Keywords: Climatic conditions, Daily water balance, Reliability, Rainwater storage tanks}
  • امین حسنعلی پور شهرآبادی*، مهدی اژدری مقدم

    مهم ترین عامل در طراحی سرریزهای تنداب، کنترل وقوع کاویتاسیون ناشی از سرعت بالا و فشار منفی جریان می باشد. در این تحقیق باتوجه بههزینه های بسیار بالای تعمیر و بازسازی سرریز، احتمال وقوع کاویتاسیون با استفاده از روش های قابلیت اطمینان FORM و شبیه سازی مونت کارلو، بر روی مدل سرریز تنداب سد داریان، ساخته شده با مقیاس 1:50 در موسسه تحقیقات آب ایران، بررسی شد. بر این اساس می توان به عنوان یک روش کنترلی، برمبنای قابلیت اطمینان که روشی نوین در طراحی است، احتمال وقوع کاویتاسیون در سرریز تنداب را بررسی نمود. با توجه به توابع توزیع احتمال متغیرهای سرعت و فشار که مهم ترین عامل در وقوع کاویتاسیون هستند و در تابع شرایط حدی استخراج شده، نمایان می باشند، اقدام به محاسبه احتمال وقوع کاویتاسیون با استفاده از روش های فوق گردید. احتمال خرابی قبل از نصب هواده با استفاده از روش FORM،35 و از روش مونت کارلو 40 درصد تعیین گردید. در نتیجه با توجه به هندسه سرریز و حداکثر دبی محتمل، محاسبات نشان می دهد که نصب دو عدد هواده که مهم ترین عامل برای جلوگیری از خرابی ناشی از کاویتاسیون است، اجتناب ناپذیرمی باشد.

    کلید واژگان: مدل سرریز تنداب, کاویتاسیون, قابلیت اطمینان, FORM, روش مونت کارلو}
    Amin Hasanalipour Shahrabadi *, Mehdi Azhdary Moghadam

    The most important factor in the design of Chute Spillways is to control the occurrence of cavitation which is due to high velocity and negative pressure of flow. Cavitation occurs when the pressure of the fluid reaches its vapor pressure. In this condition, the fluid is evaporated and bubble is produced inside the liquid. When these bubbles arrive at a region of fluid flow with high pressure, bubbles explode and cause serious damage to structure (Iranian Water Research Institute, 2011). In Iran, the cavitation phenomenon has caused serious damage to the Karun I dam's spillway. The present study, considering the extracted results from laboratory model of chute spillway of Darian dam's spillway, investigates the probability of occurrence of cavitation and examines the reliability of this issue using FORM and Monte Carlo Simulation Method (MCSM). This model is made at a scale of 1:50 in Iranian Water Research Institute. This embankment dam is located in Paveh, Kermanshah province, Iran. The spillway channel width is 68 meters which reaches 42 meters in convergent chute. The slope length of this chute is 300.66 meters, with an angle of 14 degrees. In this laboratory model, in order to cope with the phenomenon of cavitation along the chute, two aerators in the form of deflector were used at the intervals of 211 and 270 at the beginning of chute. In order to study and control the occurrence of cavitation, it is necessary to provide information such as average velocity and pressure applied on the floor in different parts of the structure. Therefore, the flow velocity and the dynamic pressure were measured over it.

    Keywords: Chute Spillway, Cavitation, Reliability, FORM, Monte Carlo}
  • فاطمه سلیمی مستعلی، مریم حافظ پرست، فرهنگ سرگردی*

    باتوجه به افزایش جمعیت، کمبود و محدودیت شدید منابع آب در کشور، یکی از گام های اساسی در زمینه ی مدیریت و برنامه ریزی منابع آب بهینه سازی مخازن و تغییر الگوی کشت می باشد. در تحقیق حاضر با استفاده از دبی (40 ساله) رودخانه کمیش در مدل WEAP به شبیه سازی مخزن سد هرسین که در فاز مطالعاتی قرار دارد پرداخته شد. ابتدا با در نظر گرفتن الگوهای کشت مختلف، مقدار اطمینان پذیری نیازهای شرب، صنعت، کشاورزی و زیست محیطی محاسبه و الگوی کشت مناسب که پایداری بیشتر سیستم را به همراه دارد انتخاب شد. سپس در مدل LINGO بهینه سازیبا هدف حداقل کردن کمبود نیازهای پایین دست سد صورت گرفت. براساس نتایج شبیه سازی، میانگین سالانه ی درصد تامین نیازهای زیست محیطی،اراضی قطره ای باغی، اراضی بارانی زراعی و آبخور از فاضلاب به ترتیب 98/98، 51/87، 79/89 و 63/95 برآورد شد، این مقادیر در مدل بهینه ساز برابر با 100، 99/99، 21/99 و 12/99 بود که نشان می دهد درصد کمبودها کمتر از 1 % می باشد. میانگین حجم سرریز در مدل های شبیه سازی و بهینه سازی 13/7 و 09/4 میلیون مترمکعب در سال محاسبه شد، که نشان داد حالت بهینه نسبت به شبیه سازی کمترین هدررفت آب را داشته است. بنابراین با برنامه ریزی و مدیریت درست می توان تا حد قابل توجهی مقدار کمبودها را بخصوص در زمینه کشاورزی کاهش داد. باتوجه به افزایش جمعیت، کمبود و محدودیت شدید منابع آب در کشور، یکی از گام های اساسی در زمینه ی مدیریت و برنامه ریزی منابع آب بهینه سازی مخازن و تغییر الگوی کشت می باشد. در تحقیق حاضر با استفاده از دبی (40 ساله) رودخانه کمیش در مدل WEAP به شبیه سازی مخزن سد هرسین که در فاز مطالعاتی قرار دارد پرداخته شد. ابتدا با در نظر گرفتن الگوهای کشت مختلف، مقدار اطمینان پذیری نیازهای شرب، صنعت، کشاورزی و زیست محیطی محاسبه و الگوی کشت مناسب که پایداری بیشتر سیستم را به همراه دارد انتخاب شد. سپس در مدل LINGO بهینه سازیبا هدف حداقل کردن کمبود نیازهای پایین دست سد صورت گرفت. براساس نتایج شبیه سازی، میانگین سالانه ی درصد تامین نیازهای زیست محیطی،اراضی قطره ای باغی، اراضی بارانی زراعی و آبخور از فاضلاب به ترتیب 98/98، 51/87، 79/89 و 63/95 برآورد شد، این مقادیر در مدل بهینه ساز برابر با 100، 99/99، 21/99 و 12/99 بود که نشان می دهد درصد کمبودها کمتر از 1 % می باشد. میانگین حجم سرریز در مدل های شبیه سازی و بهینه سازی 13/7 و 09/4 میلیون مترمکعب در سال محاسبه شد، که نشان داد حالت بهینه نسبت به شبیه سازی کمترین هدررفت آب را داشته است. بنابراین با برنامه ریزی و مدیریت درست می توان تا حد قابل توجهی مقدار کمبودها را بخصوص در زمینه کشاورزی کاهش داد.

    کلید واژگان: اطمینان پذیری, بهینه سازی, سد هرسین, ویپ, لینگو}
    Fatemeh Salimi Masteali, Maryam Hafezparast, Farhang Sargordi *

    Due to population growth, shortage and severe constraints of water resources in the country, one of the main steps in management and planning of water resources is to optimize reservoirs and change the cultivation pattern. In this study, using 40 years discharge data of Kamish River and WEAP model, Hersin dam reservoir which is uder study, was simulated. Firstly, by considering different cultivated patterns, the reliability of domestic, industrial, agricultural, and environmental requirements were simulated by WEAP model and the proper crop pattern was selected on the basis of greater sustainability of the system. Then, optimization was performed by minimizing the shortages in downstream of the dam using LINGO model. According to the results, the annual average demands of environment, drip-irrigated gardens, sprinkler-irrigated lands and wastewater waterline, were estimated to be 98.98, 87.51, 89.79, and 95.63%, respectively, while these values obtained from the optimization model were 100, 99.99, 99.21, and 99.12%, respectively, which indicates that the percentage of shortcomings is less than 1%. The average overflow volume in simulation and optimization models were 7.31 and 4.09 million m3/year, respectively, which indicates that the optimization model has a lower water lost than the simulation model. Hence, by appropriate planning and management, it is possible to deduct the amount of deficits significantly, especially in the sector of agriculture.

    Keywords: reliability, Optimization, Harsin dam, WEAP, LINGO}
  • رسول رجب پور*، محمدحسین احمدی، ناصر طالب بیدختی، غلامرضا رخشنده رو

    در این تحقیق با در نظر گرفتن تلمبه دور متغیر ، تاثیر تغییر دور بر عملکرد تلمبه، هیدرولیک شبکه و میزان کارمایه مصرفی در شبکه توزیع آب در دو حالت تک هدفه و چندهدفه با استفاده از الگوریتم جدید G-JPSO بررسی شد. تابع هدف در مسئله ی تک هدفه به حداقل رساندن هزینه ی انرژی مصرفی در طول شبانه روز است و  متغیرهای تصمیم میزان دور تلمبه در ساعات مختلف شبانه روز بود. در مسئله ی بهینه سازی چندهدفه، هدف اول حداقل ساختن هزینه کارمایه مصرفی و هدف دوم حداکثر نمودن قابلیت اطمینان هیدرولیکی تلمبه و گره و یا تلفیقی از آنها بود. جهت تعیین برنامه ی بهره برداری بهینه ی تلمبه ها یک شبیه بهینه یابی- شبیه سازی مبتنی بر الگوریتم بهینه یابی G-JPSO تهیه شد. در این شبیه الگوریتم در محیط MATLAB با بخش هیدرولیکی شبیه EPANET به عنوان مرجعی از فرامین و اطلاعات تلفیق گردید. شبیه پیشنهادی در شبکه ی توزیع ون زیل استفاده شد و دستورالعمل بهره برداری بهینه ی استخراج و نتایج با الگوریتم JPSO و جامعه مورچگان مقایسه گردید. نتایج تحقیق نشان دادند که در مسئله ی تک هدفه جواب حاصله از الگوریتم G-JPSO نسبت به JPSO و ACO به ترتیب 28/3 و 38/0 درصد بهتر شد، و در حالت کلی هزینه ی کارمایه مصرفی تلمبه های دور متغیر نسبت به تلمبه های دور ثابت پایین تر گردید. در مسئله ی چند هدفه در تمام حالات بهینه سازی الگوریتم G-JPSO توانست در مقایسه با الگوریتم ACO به نقاطی دست یابد که علاوه بر کاهش هزینه، قابلیت اطمینان بالاتری را دارا باشند.

    کلید واژگان: بهینه سازی چندهدفه, قابلیت اطمینان, بهره برداری, پمپ دور متغیر, G-JPSO}
    Rasoul Rajabpour *, Mohamadhossein Ahmadi, Naser Talebbeydokhti, Gholam Reza Rakhshandehroo

    In this research, by considering the variable-speed pump, the effect of speed on pump performance, network hydraulics and energy consumption in a water distribution network in both single-objective and multi-objective models was investigated by using the new G-JPSO algorithm. The objective function in the single-objective problem is to minimize the amount of energy consumption throughout the day, and the decision variables are the amount of pump rounds in different hours of the day and night. In the multiobjective optimization problem, the first goal was to minimize the cost of consuming energy and the second goal was to maximize the hydraulic reliability. In order to determine optimal pump operation program, an optimization-simulation model based on G-JPSO optimization algorithm was developed. In this model, the algorithm was integrated into the MATLAB environment with the hydraulic part of the EPANET model as the reference of the commands and information. The proposed model was used in the Vanzyl distribution network and the optimal exploitation instructions were extracted and the results were compared with the JPSO algorithm and the ACO. The results of the paper showed that in the single-objective problem, the G-JPSO algorithm's results are 3.28 and 0.38 percent better than JPSO and ACO, respectively. In general, the energy consumption of variable-speed pumps was lowers the constant- speed pumps. In a multi-objective problem, in all optimization scenarios, the G-JPSO algorithm was able to achieve points in comparison with the ACO algorithm, which, in addition to cost reduction, has higher reliability.

    Keywords: Multi-Objective Optimization, Reliability, Operation, Variable-Speed Pump, G-JPSO}
  • محسن پوررضا بیلندی*، عباس خاشعی سیوکی، مصطفی یعقوب زاده، احمد جعفرزاده

    تبخیر و سایر مشخصه های فیزیکی مناطق خشک،باعث می شود تا حجم زیادی از باران از دسترس خارج و درصد کمی از آب باران به آبخوان نفوذ کند. بنابراین برای دستیابی به یک توسعه پایدار، مدیریت منابع آب براساس سامانه آبگیر آب باران مهم است. هدف اصلی این مقاله بررسی اعتمادپذیری سامانه های آبگیر آب باران در آینده می باشد. از این رو در اولین گام بارندگی ماهانه با استفاده از آخرین خروجی مدل های منطقه ای گردش عمومی اتخاذ و با استفاده از روش اصلاح انحراف مکانی ریزمقیاس نمایی شد. نرمال سازی، همسان گردی، تحلیل روند و انتخاب وریوگرام در محیط MATLAB انجام شد و در نهایت بارندگی ماهانه ایستگاه سینوپتیک بیرجند با استفاده از کریجینگ ساده درون یابی شد. با مقایسه آمار مشاهداتی بارندگی ماهانه و شبیه سازی شده توسط مدل های گردش عمومی در بازه زمانی 2005-1992، سعی شد تا بهترین مدل با بیشترین تطبیق انتخاب گردد. در نهایت بررسی اعتمادپذیری سامانه های آبگیر باران در سطوح و احجام مختلف پشت بام و تانک های ذخیره مورد بررسی قرار گرفت. نتایج نشان داد که با اتکا به کارایی سامانه های جمع آوری آب باران می توان بخش قابل توجهی از نیاز خانگی را برطرف نمود. دامنه تغییرات اعتمادپذیری این سامانه ها در دوره پایه بین 05/0 تا 45/0 تخیمن زده شد و پیش بینی اعتمادپذیری در دوره آینده نیز نشان داد که این حدود افزایش خواهد داشت. همچنین نتایج نشان داد که میزان اعتمادپذیری این سامانه ها برای خانواده های با جمعیت 3 نفر یا بیشتر، حداکثر معادل 4/0 خواهد بود.

    کلید واژگان: اصلاح انحراف مکانی, اعتمادپذیری, جمع آوری آب باران, ریزمقیاس نمایی دینامیکی}
    M. Pourreza, Bilondi*, A. Khashei, Siuki, M .Yaghoobzadeh, A. Jafarzadeh

    Evaporation loss is a key component of water resource management in arid and semi-arid regions where they are not uniformly distributed temporally. Also, due to the climate condition and physical characteristics of arid areas, a major part of rainfall will be out of reach in the form of flash floods and a few percent is recharged to groundwater aquifers. Rainwater harvesting system (RWHS) is considered as one of the most instrumental techniques that can save rainwater for domestic or agricultural uses. It is a technology used for collecting and storing rainwater in rooftops, land surfaces, or rock catchments using some simple techniques, such as natural and/or artificial ponds and reservoirs. In recent years, climate change has caused significant changes in the meteorological and hydrological components. Also, since precipitation is the main driver of RWHS, changes in its value and time can significantly change the operation of these systems. Therefore, in order to reach sustainable development, water resource management based on rainwater harvesting systems will be inevitable. These systems are moderately reliable methods to increase available water. The main aim of this study is the reliability assessment of rainwater harvesting systems designed for a future period (2017-2030) in Birjand, the center of Southern Khorasan Province, east of Iran.

    Keywords: SpatialBias Correction, Reliability, Rainwater Harvesting, Dynamical Downscaling}
  • بهزاد نویدی نساج، نرگس ظهرابی*، علی شهبازی

    شبیه سازی یکپارچه سیستم های منابع آب ابزاری کارآمد در ارزیابی و اتخاذ گزینه های مختلف تصمیم گیری و سیاست گزاری های کلان در راستای دستیابی به توسعه پایدار حوضه آبریز است. از جمله سیاست های مدیریتی در حوضه های آبریز افزایش راندمان اراضی کشاورزی است. ارزیابی این سیاست ها با توجه به پیچیدگی عملکرد اجزا حوضه های آبریز و اندرکنش آنها با یکدیگر و نیز نوسانات آبدهی به دلایل مختلف از جمله تغییرات اقلیم از حساسیت بسیاری برخوردار است. با توجه به راندمان پایین آبیاری در کشور ایران، این مطالعه اثر سناریوهای مدیریتی شامل: افزایش بلند مدت راندمان آبیاری تا 20 درصد در بازه های 5 درصدی و سناریوهای نوسانات آبدهی شامل کاهش 5 و 10 درصد میانگین آورد رودخانه های حوضه را بر شاخص های اعتمادپذیری و آسیب پذیری سیستم منابع آب حوضه دز براورد کرد. ترکیب این سناریوها در مدل WEAP به صورت یکپارچه شبیه سازی شد. سناریوها یکبار برای شبکه آبیاری دز و بار دیگر برای کل اراضی کشاورزی حوضه دز شبیه سازی شدند. در سناریوهای کاهش آورد با کاهش 5 و 10 میانگین سالانه آورد، از میزان اعتمادپذیری به ترتیب 5/69 و 18/89 درصد کاسته شد. بهبود راندمان آبیاری 20 درصد در سناریویی که آوردهای فعلی را در نظر می گیرد، موجب دستیابی به اعتمادپذیری 73/58 شد. در سناریو کاهش آورد 5 درصد، اعتمادپذیری به ازای افزایش راندمان 20 درصد در شبکه، 3/8 درصد و به ازای بهبود 15 و 20 درصد راندمان در کل اراضی کشاورزی، به ترتیب 8/3 و 7/5 درصد افزایش داشت. در سناریو کاهش آورد 10 درصد به ازای بهبود راندمان 10، 15 و 20 درصد در شبکه آبیاری، اعتمادپذیری به‎ترتیب 1/91، 3/8 و 5/7 درصد و به ازای بهبود راندمان در کل اراضی کشاورزی حوضه به‎ترتیب 3/8، 9/46 و 13/2 درصد افزایش داشت. شاخص آسیب پذیری نیز در کلیه سناریوها بین 25 تا 31 درصد متغیر بود که این نوسان مورد تحلیل سیستمی قرار گرفته است.

    کلید واژگان: راندمان آبیاری, اعتمادپذیری, آسیب پذیری, نوسانات آبدهی, WEAP, حوضه آبریز دز}
    B. Navidi Nassaj, N. Zohrabi*, A. Shahbazi

    Integrated simulation of water resources systems is an efficient tool to evaluate and adopt various options in macro-policies and decision-making procedures that are in line with the sustainable development of drainage basins. One of the drainage basin management policies is to enhance the efficiency of agricultural land use. Considering the complicated function of the drainage basin elements and their interaction with each other due to water discharge fluctuations caused by various factors such as climate change, the evaluation of these policies is of great importance. Given the low irrigation efficiency in Iran, the present study was aimed to evaluate the effects of management scenarios (including long-term irrigation efficiency increased up to 20% with 5% intervals) and discharge fluctuation scenarios (including 5% and 10% decrease in the average basin inflows) on the reliability and vulnerability of water resources system in Dez Basin. The integrated scenarios were simulated in the WEAP model. The scenarios were separately simulated for the Dez irrigation network and all farmlands across Dez Basin. According to the results, reliability was decreased by 5.69 and 18.89% in the scenarios with 5% and 10% decrease in the average basin inflows, respectively. Furthermore, the irrigation efficiency of 20% in the scenario considering the current inflows ended up with the reliability of 73.58%. Moreover, in the scenario involving 5% decrease in the average basin inflows, the reliability was increased by 3.8% with an increasing efficiency of 20%; with 3.8% and 5.7%, there was an increasing efficiency of 15% and 20% in all farmlands, respectively. In the scenario consisting of 10% decrease in average basin inflows, the reliability was increased by 1.91%, 3.8%, and 5.7% with the increasing efficiency of 10%, 15%, and 20%; on the other hand, with, these were 3.8% 9.46%, and 13.2% with increasing efficiency in all farmlands, respectively. In all scenarios, the vulnerability was found to fluctuate between 25% and 31%, which was systematically analyzed.

    Keywords: Irrigation Efficiency, Reliability, Vulnerability, Discharge fluctuation, WEAP, Dez Basin}
  • حامد مازندرانی زاده*، جواد پیاده کوهسار، سید محمد کاظم صدر
    سابقه و هدف
    بهره برداری بهینه از سیستم های منابع آب و تدوین قوانین و سیاست های مناسب بهره برداری از مخازن در سال های اخیر موردتوجه کارشناسان منابع آب قرارگرفته و تحقیقات گسترده ای برروی آن ها انجام شده است. هرچند در این زمینه پیشرفت های زیادی به لحاظ استراتژی های حل مسئله و ابزارهای محاسباتی به وجود آمده است، اما مسئله بهینه سازی بهره برداری از یک سیستم چندمخزنه به دلیل تاثیرات بهره برداری مخازن بالادست بر ورودی های مخازن پایین دست، از پیچیدگی های زیادی برخوردار است. روش های بهینه سازی معمول به دلیل قیدهای زیاد، فضای ناپیوسته و ماهیت غیرخطی مسائل مدیریت منابع آب، ابزار مناسبی برای حل این گونه مسائل نیستند، به همین دلیل الگوریتم های بهینه سازی فرا ابتکاری موردتوجه محققین قرارگرفته است. هدف از این تحقیق بررسی و مقایسه نتایج حاصل از به کارگیری روش های GA و PSO در بهره برداری بهینه از سیستم چندمخزنه سدهای گلستان و بوستان واقع در حوضه آبریز گرگان رود با استفاده از شاخص اعتمادپذیری در شرایط تغییر اقلیم است.
    مواد و روش ها
    در این تحقیق عملکرد الگوریتم های ژنتیک و ازدحام ذرات در حل مساله بهینه سازی بهره برداری از سیستم چند مخزنه شامل سدهای بوستان و گلستان واقع در حوضه آبریز گرگان رود مورد بررسی و مقایسه قرار گرفته است. بررسی آمار جریان ورودی به مخزن دو سد در سال آبی 94-93 نشان می دهد که در اثر تغییر اقلیم ورودی سالانه به سدهای بوستان و گلستان به ترتیب 17% و 60% کاهش یافته است. الگوریتم ژنتیک عبارت از یک جستجوی چندجانبه موازی و هدایت شده بر اساس نظریه تکامل است. عملگرهای الگوریتم GA شامل انتخاب، پیوند و جهش است که به ترتیب از آنها استفاده شده تا نسل بعد به وجود آید. در الگوریتم بهینه سازی PSO بر مبنای حرکت جمعی پرندگان و ماهی ها، تعدادی ذره در فضای جستجو پخش شده و مقدار تابع هدف، متناسب با موقعیت هر ذره محاسبه می شود. سپس با استفاده از ترکیب اطلاعات فعلی محل ذرات و بهترین محل که قبلا در آن بوده اند موقعیت جدید ذرات محاسبه می شود.
    یافته ها
    بهترین جواب الگوریتم PSO در طی 10 بار اجرا 95/909 و بدترین جواب برابر 53/930 به دست آمد، درحالی که بهترین پاسخ الگوریتم GA در طی 10 بار اجرا 17/931 و بدترین آن 32/957 بوده است. مقایسه میانگین جوابها نیز حکایت از برتری 3 درصدی جوابهای الگوریتم PSO نسبت به GA دارد.
    نتیجه گیری
    نتایج نشان می دهدالگوریتم PSO از عملکرد بهتری در مقایسه با GA برخوردار است، به نحوی که مقایسه نتایج نشان می دهد الگوریتم بهینه سازی PSO با اعتماد پذیری 38/49 درصد از عملکرد مناسبتری در استخراج منحنی فرمان بهره برداری از سیستم چندمخزنه بوستان- گلستان ارائه نموده است.
    کلید واژگان: اعتمادپذیری, الگوریتم های فرا ابتکاری, مدیریت منابع آب, خشکسالی}
    Hamed Mazandarani Zadeh *_Javad Piadeh Koohsar_S M K Sadr
    Background and
    purpose
    Optimal utilization of water resources systems and the formulation of appropriate rules and policies for the exploitation of reservoirs have been considered by water resource experts in recent years and extensive research has been carried out on them. Although much progress has been made in terms of problem-solving strategies and computational tools, the problem of optimizing the operation of a multi-reservoir systems due to the effect of upstream storage capacities on low-drain inputs is so complicated. Routine optimization methods due to high constraints, discontinuous space and non-linear nature of water resource management issues are not a good tool for solving such problems. For this reason, the metaheuristic optimization algorithms have been considered by researchers. The purpose of this study was to examine and compare the results of applying GA and PSO methods in optimum utilization of Golestan and Bustan multi-grout systems in Gorgan Rood watershed using the reliability index in climate change conditions.
    Methods
    In this research, the performance of the GA and PSO in solving the problem of optimizing the operation of a multi-reservoir system including Bostan and Golestan dams located in Gorgan-Rood watershed has been studied and compared. The survey of the entrance to the two dam reservoirs in the year 2014-2015 shows that due to the climate change, the annual input to the Bostan and Golestan dams has decreased by 17% and 60%, respectively. Genetic algorithm is a parallel and guided search based on the theory of evolution. The operators of the GA algorithm include selection, crossover, and mutations that are used up to the next generation, respectively. In PSO optimization algorithm, based on the birds and fishes movements, a number of particles are propagated in the search space and the value of the objective function is calculated in proportion to the position of each particle. Then the new particle position is calculated using the combination of current particle locations and the best place previously used. Achievements: The best answer of the PSO algorithm during the 10 runs is 909.95 and the worst is the equal to 930.53, while the best answer of the GA algorithm during the 10 run is 931.17 and the worst It was 957.32. The comparison of the mean of the answers also show that the PSO algorithm has a 3% advantage over GA.
    Conclusion
    The PSO algorithm has a better performance than GA, so that the PSO algorithm with a reliability of 49.38% has a better performance than the GA algorithm with a reliability of 48.44%.
    Keywords: Reliability, Meta-heuristic, Water resources management, Drought}
  • رضا زارعی، حسام قدوسی*، کاظم شاهوردی
    یکی از مهمترین مسائل در مدیریت منابع آب، مسئله بهره برداری بهینه از مخازن می باشد. در این پژوهش از الگوریتم فرا ابتکاری علف هرز مهاجم (IWO) برای یافتن استراتژی های تخصیص بهینه آب در سیستم تک مخزنه سد طازران واقع در غرب کشور برای یک دوره 10 ساله استفاده شده است. مدل توسعه یافته در این تحقیق برای بهره برداری بهینه در حالت الگوی کشت وضع موجود تهیه گردیده است. اراضی پایین دست سد به دو منطقه طازران و ایونده تقسیم می شوند. تابع هدف تعریف شده حداقل سازی کل کمبودها در طول دوره شبیه سازی می باشد. به منظور بررسی عملکرد مخزن از شاخص های قابلیت اعتماد زمانی، تامین حجمی و آسیب پذیری استفاده شده است. نتایج حاصل از الگوریتم مورد بررسی با نتایج حاصل از الگوریتم ژنتیک(GA) مورد مقایسه قرار گرفته است. به دلیل عدم کفایت و همچنین توزیع نامناسب جریان رودخانه طازران، شبیه سازی ها در دوحالت استفاده از جریان آب های سطحی به تنهایی و تلفیق آب های سطحی و زیرزمینی انجام گرفته است. با توجه به نتایج به دست آمده مشخص گردید که با استفاده از روش های IWO و GA و استفاده همزمان از آب های سطحی و زیرزمینی منطقه، این سد به ترتیب قادر به تامین 2/77درصد و 76/24درصد از نیاز کل اراضی پایین دست منطقه طازران می باشد. شاخص های اعتماد پذیری و آسیب پذیری در منطقه طازران نیز به ترتیب برابر 55/45و 33 درصد در روش IWO و 72/52و 41 درصد در روش GA می باشند.

    کلید واژگان: الگوریتم علف هرز, اعتماد پذیری, بهره برداری بهینه, منابع آب}
    Reza. Zarei, Hesam Ghodousi *, Kazem Shahverdi
    One of the most important issues in water resources management, is the optimal operation of dam reservoirs. In this research metaheuristic invasive weed optimization algorithm was used to find optimal water allocation strategies for a period of 10 years in Tazeran dam that located in the west of Iran. The developed model in this research is provided for optimal operation in the present state of cropping pattern. The downstream field of Tazeran dam are divided into two zones consist of Tazeran and Evandeh. The defined objective function is to minimize total deficiencies during the simulation period. In order to investigate the reservoir performance indicators of time reliability, percentage to provide volume and vulnerability is used. The results of IWO algorithm also compared with the results of the Genetic algorithm method. Due to the inadequate and inappropriate distribution of Tazeran river flow, simulations have been done in two states, use of surface water flows alone and the combination of surface and underground water flow. Result shows that using IWO and GA method and use of surface and ground water simultaneously, Tazeran dam is able to provide 77.2% and 76.24% of the total downstream of water requirement. Also, reliability and vulnerability indicators in Tazeran region are 55.45% and 33%, respectively, in the IWO method and 52.72% and 41% in the GA method.
    Keywords: Invasive Weed Algorithm, Optimum operation, Reliability, Water resour}
  • عیسی کیاء، علیرضا عمادی *، محمد علی غلامی
    بهره برداری بهینه از مخازن سدها با توجه به نقش آنها در کنترل آب های سطحی و تامین نیاز آبی بخش های مختلف، از اهمیت بسزایی برخوردار می باشد. در این پژوهش، قابلیت الگوریتم کرم شب تاب (FA) برای حل مساله بهره برداری بهینه از مخزن سد هراز به منظور تامین آب مورد نیاز کشاورزی، شرب و صنعت و زیست محیطی پایاب سد برای یک دوره 27 ساله (از سال آبی 64-63 تا 90-89) مورد بررسی قرار گرفته است. تابع هدف به صورت کمینه کردن مجموع مجذور کمبودهای نسبی ماهانه در طول دوره بهره برداری تعریف گردید. کارآیی این الگوریتم ها با تعیین شاخص های عملکردی مخزن، مقدار تابع هدف، کمبود سالانه، متوسط ماهانه کمبود و برداشت آب مورد مقایسه و ارزیابی قرار گرفت. روش FA با اعتمادپذیری تامین آب 3/88 درصد، بهتر از دو روش GA و SOP با مقدار 4/82 و 7/66 توانسته است نیازهای پایین دست سد را تامین کند. شاخص آسیب پذیری سه مدل به ترتیب 20/0، 23/0 و 99/0 به دست آمد. نتایج حاکی از عملکرد بهتر الگوریتم FA نسبت به دو روش دیگر در حل مسآله بهره برداری از مخزن می باشد.
    کلید واژگان: اعتمادپذیری, بهره برداری, ژنتیک, سیاست بهره برداری استاندارد, کرم شب تاب, هراز}
    Isa Kia, Ali reza Emadi*, Mohammad Gholami
    Optimal operation of dam reservoirs is important due to their role in runoff control and water supply for different sectors. In this study, the Firefly Algorithm (FA) is investigated to solve the problem of optimal operation of Haraz dam reservoir to provide water for agriculture, drinking, industry and environmental of downstream for a period of 27 years (since 1984 to 2011). The objective function was defined as minimizing the sum of squared monthly relative deficiencies during operation. The efficiency of these algorithms was compared and evaluated by determination of reservoir performance indices, the value of objective function, annual deficit, monthly average deficit and release. FA method with reliability of 88.3 percent is supplied the downstream demands better than GA and SOP with reliability of 82.4 and 66.7 percent. The Vulnerability index of models is obtained 0.20, 0.23 and 0.99, respectively. The results showed the better performance of FA algorithm compared to the other two methods in solving the problem of the reservoir operation.
    Keywords: Reliability, Operation, Genetic, Standard Operation Policy, Firefly, Haraz}
  • حمید کاردان مقدم، محمد ابراهیم بنی حبیب، سامان جوادی
    استفاده از راهکارهای طرح تعادل بخشی به عنوان یکی از مهمترین گزینه های کاهش و تعدیل بحران منابع آب زیرزمینی بوده و رسیدن به یک تراز آب مطلوب و پایدار در آبخوان ها به عنوان هدف اصلی این راهکار مطرح می باشد. تراز مطلوب آب زیرزمینی با توجه به هدف طرح تعادل بخشی آبخوان، برگشت سامانه به تراز اولیه ی آب و جبران کمبود منابع آب زیرزمینی است. جهت نیل به این هدف می بایست سناریوهای تعادل بخشی و پایداری سیستم آب زیرزمینی با استفاده از شاخص های مناسب ارزیابی گردند. بدین منظور در مقاله حاضر، سه شاخص اعتمادپذیری، آسیب پذیری و مطلوبیت پیشنهاد گردیده و این شاخص ها جهت ارزیابی میزان پایداری سیستم آب زیرزمینی در سناریوهای مختلف تعادل بخشی بصورت یکپارچه و توزیعی محاسبه شد. در این تحقیق از راهکار کاهش برداشت از منابع آب زیرزمینی که یکی از اصلی ترین پروژه های طرح تعادل بخشی است، در 6 سطح کاهش 1، 5/1، 2، 5/2، 3 و 5/3 درصد برداشت آب کشاورزی بصورت سالانه مورد استفاده قرار گرفت. نتایج شبیه سازی با استفاده از مدل MODFLOW و اعمال سناریوهای طرح تعادل بخشی نشان داد که با کاهش برداشت آب، شاخص پایداری سیستم افزایش یافته و از بهبود 32 درصدی در سناریوی یک درصد کاهش برداشت به 88 درصد در سناریوی 5/3 درصد کاهش برداشت می رسد. همچنین بررسی شاخص پایداری سیستم در سناریوهای مختلف نیز نشان داد که کاهش 5/2 درصدی برداشت آب، وضعیت آبخوان را به حالت پایداری خواهد رساند. شاخص ارائه شده در این تحقیق با توجه به قابلیت توزیعی بودن و امکان بررسی اثر سناریوهای مختلف، در سایر آبخوان ها نیز می تواند استفاده شود.
    کلید واژگان: آسیب پذیری, اعتمادپذیری, تراز مطلوب, شاخص پایداری سیستم, مطلوبیت}
    Hamid Kardan Moghaddam, Mohammad Ebrahim Banihabib, Saman Javadi
    Introduction
    Groundwater is predominantly a renewable resource, and when managed properly can ensure a long-term water supply for increasing water demand and for climate change impacted region. Surface water renews as part of the hydrologic cycle in an average time period ranging from approximately 16 days (rivers) to 17 years (lakes and reservoirs); however, the average renewal time for groundwater is approximately 1400 years for aquifers to millions years for some deep fossil groundwater. Groundwater depletion, which is the reduction in the volume of groundwater storage, can lead to land subsidence, negative impacts on water supply, reduction in surface water flow and spring discharges, and loss of wetlands. Water balancing strategy has been considered as one of the most effective options to mitigate the groundwater depletion, and thus the balancing scenarios are applied as main approach to manage ground water sustainably. The purpose of the water balancing strategy in aquifers management is that groundwater level to be returned to the primary water level and to compensate the water resources shortage of aquifers’ storage.
    Materials And Methods
    1. Case study: Birjand aquifer with an area of 1100 square kilometers is situated in eastern part of Iran. The location of the aquifer is between 59o 45 and 58o 43 east longitude, and 33o 08 and 32o 34 north latitude.
    2. Modeling: Laplace Equation is the basic equation for groundwater flow study in steady or unsteady states. In simulation by using numerical models, the boundary of the model, recharge and discharge resources, evaporation and recharge zones are important elements. After finding the key components of the conceptual model, the MODFLOW software was applied for simulation of groundwater. MODFLOW, which is a computer code that solves the groundwater flow equation and uses finite-difference method, is provided by the U.S. Geological Survey.
    3. Sustainability Analysis: In order to achieve the objective of this study, water balancing scenarios should be evaluated for sustainability of the groundwater system using appropriate indices. Here, three indicators of reliability, vulnerability and desirability are proposed and were employed to assess the stability of groundwater system in different balancing scenarios in lumped and distributed forms. The aquifer sustainability index is expressed in Equation 4. In this equation, three indicators of aquifer reliability (Equation 1), aquifer vulnerability (Equation 2) and Desirability (Equation 3) have been used to assess the stability of groundwater system. The aquifer reliability index means in what extent the withdrawal scenario has been able to return the aquifer to its original state using the Equation 1 as follows:(1)
    In which the number of periods where the groundwater level is above the desired level (equilibrium balance) and the total number of time steps in simulation. The vulnerability index indicates the amount of shortage in the groundwater storage and expresses the severity of the system failures using the Equation 2 as follows:(2)
    In this equation, the desired groundwater level at time step t, the groundwater level simulated in t time period for each scenario, the groundwater level without scenarios and n the number of periods where the groundwater level is lower than the desired level. The index of the likelihood of returning the system to a favorable state is presented as an indicator of the desirability of the system using the Equation 3 as follows:.
    (3)
    In this equation, indicates the f ground water level after the depletion, is the desired level of groundwater and is the groundwater level (without the scenario). After estimating three indicators of reliability, vulnerability and desirability, the sustainability index for each scenario can be appraised using Equation 4.
    (4)
    In this equation, groundwater sustainability index, reliability index, desirability index and vulnerability index.
    Results And Discussion
    In this study, six water balancing strategies were employed to reduce 1, 1.5, 2, 2.5, 3 and 3.5 percent water withdrawing for agricultural water use. Results of the simulation of different water balancing strategies demonstrated that with reducing in water use, the stability index has been improved significantly. The improvement changes from 32% increase in the index for 1% water withdrawing reduction scenario to 88% increase in the index for the 3.5% water withdrawing reduction scenario. Moreover, the reviewing of the stability indices of the system in various scenarios reveals that a 2.5% reduction in water use will assistance the aquifer status achieve to a stable state.
    Conclusion
    In order to manage groundwater withdrawal, it is easier to assess the impact of the water balancing scenarios using the groundwater sustainability index. The review of sustainability indices in the studied aquifer shows that by reducing 1% of the water harvest, 32% of the system's stability increases, and if water harvest reduction reaches 3.5%, the index increases 88%. Considering the distributed potential and possibility of the investigation of different scenarios by proposed indices in this study, they can be applied to assess and manage other similar aquifers.
    Keywords: Desirability, Desired water table, Reliability, Sustainable system index, Vulnerability}
  • میلاد اسدی، علی محمد آخوندعلی، آرش آذری *
    در این پژوهش با استفاده از یک ساختار چندهدفه و بهره گیری از فرمول بندی های جدید روشی ارائه شده است که در آن بجای افزایش اطمینان پذیری بر اساس تامین نیاز 100 درصد در برخی ماه ها بدون توجه به ماه های خشک، مقداری از آب ماه ها یا فصول پرآب در مخزن ذخیره شده تا با استفاده در ماه های کم آب شدت شکست تعدیل گردد. برای این منظور الگوریتم بهینه سازی چند هدفه ازدحام ذرات (MOPSO) به مدل شبیه ساز WEAPمتصل گردید. هدف اصلی در چنین ساختاری ارائه راه حلی بود که در آن با توجه به ظرفیت بهره برداری از مخزن، علاوه بر رسیدن به اطمینان پذیری تامین نیاز قابل قبول در کل دوره، درصد تامین نیاز در ماه های خشک نیز افزایش یابد. در نهایت نتایج در سه سناریوی وضع موجود، توسعه اراضی و سناریوی بهینه سازی سامانه مورد ارزیابی قرار گرفت. مطابق با نتایج، در سناریوی وضع موجود در کل دوره بجز در چندین ماه وضعیت مطلوب گزارش شد. در سناریوی توسعه اراضی در بسیاری از سال های خشک و در تمامی شش سال آخر برنامه ریزی در بیش تر مصارف، درصد تامین نیاز در سه تا هشت ماه خشک متوالی برابر صفر و در بقیه سال های کم آب، در این ماه ها کمتر از پنج درصد بود. اما با اجرای مدل بهینه ساز درصد تامین نیاز در این ماه ها به مقدار 28 تا 60 درصد رسید. همچنین در سناریوی بهینه سازی سامانه، اطمینان پذیری تامین نیاز برقابی سد مارون و زیست محیطی پایین دست بهبود یافت. این پژوهش نشان داد استفاده از راهکار این تحقیق منجر به مدیریت بهتر مخزن و کاهش شدت شکست در تامین مصارف مختلف در ماه های کم آب خواهد شد.
    کلید واژگان: اطمینان پذیری, بهره برداری بهینه, شدت شکست, MOPSO}
    Milad Asadi, Alimohamad Akhondali, Arash Azari *
    In this study, a method is proposed by using a multi-objective structure and employing new formulations, in which instead of increasing reliability based on meeting a demand of 100 percent in some months regardless of the dry months, part of the water of wet months or seasons is stored in reservoirs so that it can be used in dry months in order to amend failure intensity. To this end, Multi-Objective Particle Swarm Optimization (MOPSO) algorithm was connected to the WEAP simulation model. The main purpose of this type of structures is to offer a resolution to increase the percentage of demand coverage in dry months in addition to reaching to an acceptable demand meeting reliability over the entire period considering the operation capacity of the reservoir. Ultimately, the results of three scenarios, including a current situation, land development management scenario and an optimization one, were evaluated. According to the results of the current situation scenario, in all of the operation period the situation was reported acceptable, except for a few months. In land development scenario, for most consumptions in most of the dry years and in the last six years of planning, the demand coverage was equal to zero in three to eight consecutive dry months, and it was lower than 5% in these months in the rest of the low-water years. On the other hand, the demand coverage increased from 28% to 60% in these months by implementing the optimization model. Also, in the optimal scenario of reliability, supplying downstream environmental demand and Maroon hydroelectric dam need was improved. This study depicts that using the strategies of this research will lead to a better reservoir management and will reduce failure intensity in supplying different consumptions during low-water months.
    Keywords: Reliability, Optimal Operation, Failure Intensity, MOPSO}
  • محمدرضا نیکو *، اکبر کریمی، محمدرضا علیزاده، عبدالحسین بغلانی
    آب شرب منطقه لارستان در استان فارس، ایران توسط سد سلمان فارسی تامین می گردد، که به علت خشکسالی و حضور ذینفعان دیگر همیشه قابلیت اطمینان ندارد. از سوی دیگر، شرکت آبفای فارس چاه های مختلفی را با ظرفیت برداشت و غلظت املاح محلول مختلف در اختیار دارد. ترکیب بهینه چاه ها و آب انتقالی از سد برای تامین آب شرب به نحوی که قابلیت تامین آب بیشینه شده و محدودیت های غلظت املاح محلول تامین گردد سوال اصلی تصمیم گیران آبفا می باشد. بنابراین، بهره برداری تلفیقی رهسازی از سد و پمپاژ به عنوان رویکرد مدیریتی انتخاب و با لحاظ قید کیفیت و با هدف بیشینه سازی تامین آب برای نیاز شرب، بهینه سازی می گردد. بهره برداری تلفیقی رهاسازی سد و پمپاژ استراتژی انتخابی تصمیم گیر برای تامین آب در این سیستم آبی از میان استراتژی های متعدد دیگر در منطقه است. مدل بهره برداری تلفیقی فرمول بندی، در محیط برنامه نویسی GAMS تهیه و توسط مدل بهینه سازی غیرخطی MINOS حل شده است. استراتژی بهره برداری تلفیقی در سه مرحله کوتاه مدت، میان مدت و بلندمدت برای اجراء، برنامه ریزی و بهینه سازی شده و قواعد بهره برداری از سد و چاه ها ارائه شده است. قابلیت اطمینان در شرایط بدون استفاده از بهره برداری تلفیقی در میان مدت 63% می باشد، در حالی که با بهره برداری تلفیقی این قابلیت اطمینان به 90% می رسد. در شرایط بحرانی (خرابی بخشی از خط انتقال)، قابلیت اطمینان تامین آب شرب 49% است در حالی که با بهره برداری تلفیقی این قابلیت اطمینان به 77% می رسد.
    کلید واژگان: بهره برداری تلفیقی, سد سلمان فارسی, قابلیت اطمینان, قواعد بهره برداری, مدل بهینه سازی GAMS}
    Mohammad Reza Nikoo *, Akbar Karimi, Mohammadreza Alizadeh, Abdolhosein Baghlani
    Drinking water supply to Larestan region in Fars, Iran, is fulfilled from Salman-Farsi Dam, which is not reliable all the times due to drought and presence of other stakeholders. On the other hand, there are many well fields available to Fars Water and Wastewater Company with varying discharge capacity and total dissolved solids concentration. Optimum mix of the trensfered water from well-fields’ pumping and the transferred one from the dam by the pipeline is the main question of the decision makers for maximizing the reliability of the drinking water while fulfilling the water quality constraints. Therefore, conjunctive use of dam’s release and pumping is selected as managerial approach to be optimized under water quality constraints with the target of maximum drinking water supply to demands. The conjunctive use of the water released from dam and withdrawn from the wells is a candid strategy selected by the decision makers among many other strategies for water supply in the region. The conjunctive water use model is formulated in GAMS environment and solved by nonlinear optimization solver MINOS. The conjunctive water use strategy is planned and optimized for three stages of short-term, mid-term and long-term Operation, and operation rules for dam’s release and pumping rates are presented. Current midterm water supply reliability from dam is 63% while with conjunctive use it becomes 90%. In emergency cases (malfunctioning of water transfer system) the reliability without conjunctive water use is 49% while conjunctive water use increases it to 77%.
    Keywords: Conjunctive operation, GAMS optimization model, Operation rules, reliability, Salman-Farsi Dam}
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