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 « Optimization » در نشریات گروه « آبخیزداری، بیابان، محیط زیست، مرتع »

تکرار جستجوی کلیدواژه «Optimization» در نشریات گروه «کشاورزی»
  • نیلوفر صادقی لویه، شاهین رفیعی*، علی جعفری، مرتضی اغباشلو، حسین مبلی
    افزایش جمعیت و صنعتی شدن منجر به افزایش تولید پسماند و فاضلاب شده، که همواره دغدغه مدیران شهری می باشد. با افزایش جمعیت علاوه بر تولید زائدات بیشتر، نیاز به انرژی نیز افزایش می یابد. بنابراین، می بایست به دنبال منبعی تجدیدپذیر برای برطرف کردن نیاز کشور بود. زباله جامد شهری و لجن فاضلاب به دلیل حجم بالای مواد آلی موجود در آن ها پتانسیل بالایی برای تولید انرژی دارند. بنابراین در کنار دفع آنها می توان با مدیریت صحیح، از پسماند و فاضلاب به عنوان منبع مناسب برای تولید انرژی بهره برد. در این پژوهش مدیریت همزمان فاضلاب و پسماند شهر تهران انجام شده است. برای این منظور ابتدا اطلاعات شهر تهران بر روی مدل فراساختار پیاده سازی شده و سپس به کمک زبان برنامه نویسی پایتون و با استفاده از گره های تصمیم گیری، ضرایب تصمیم گیری 0 تا 100 درصد با گام یک درصد در نظر گرفته شده است. در نهایت 592 سناریو مطرح شده، و دو سناریو به عنوان بهترین سناریو ها از دیدگاه انرژی با رویکرد بازیابی گرما و رویکرد تولید الکتریسیته، به عنوان بهترین سناریوها انتخاب شده است. در این دو سناریو به ترتیب حدود دو میلیون گیگاژول و یک میلیون چهارصدهزار گیگاژول گرما و الکتریسیته بازیابی شده است. با پیاده سازی این مدل برای شهر تهران، مدیران شهری می توانند از پسماند و فاضلاب به عنوان منبعی برای برطرف کردن نیاز انرژی سامانه های دفع و تامین بخشی از نیاز انرژی شهری بهره برده و با تاسیس یک سامانه، فاضلاب و پسماند را در کنار هم تیمار نمایند.
    کلید واژگان: بهینه سازی, زباله جامد شهری, فاضلاب, مدیریت انرژی}
    Niloofar Sadeghi Looyeh, Shahin Rafiee *, Ali Jafari, Morteza Aghbashloo, Hossein Mobli
    Population growth and industrialization have led to an increase in waste and sewage production, which is always a concern for urban managers. With the increasing population, in addition to increased waste production, the need for energy also increases. With the increase in energy consumption, a renewable source must be sought to meet the country's needs. Municipal solid waste and sewage sludge have a high potential for energy production due to the high volume of organic matter in them. Therefore, in addition to waste disposal, appropriate management of waste and sewage can be used as a suitable source of energy production. In this research, simultaneous management of sewage and solid waste in Tehran was carried out. For this purpose, information was implemented on a superstructural model, and then, using Python programming language and decision nodes, decision coefficients from 0 to 100 percent with a one percent step were considered. Finally, 592 scenarios were proposed, and two scenarios were selected as the best scenarios in terms of energy perspective, with the approaches of heat recovery and electricity production. In these two scenarios, approximately two million gigajoules and one million four hundred thousand gigajoules were recovered as the highest heat and electricity from simultaneous management of sewage and solid waste in Tehran city, respectively. By implementing this model for Tehran, urban managers can use waste and sewage as a source to meet the energy needs of waste disposal systems and supply part of the city's energy needs.
    Keywords: Energy Management, Municipal Solid Waste, Optimization, Wastewater}
  • محمد محمدی هاشمی، بهرام ثقفیان*، محمود ذاکری نیری، محسن نجارچی
    مقدمه و هدف

    با توجه به کاربرد پاسخ آب شناختی آبخیز، روش های مختلفی برای تعیین این پاسخ انجام شده است و نتایج آن با توجه به داده های استفاده شده تنوع دقت و صحت زیادی داشته است. با بررسی و جمع بندی نتایج پژوهش های انجام شده در بحث مدل سازی بارش-رواناب و به ویژه روش زمان-مساحت، مشخص شد که در اغلب این پژوهش ها، از مفهوم زمان تمرکز آبخیز بهره گرفته شده است که در اکثر رابطه های تعیین اندازه ی آن، از خصوصیات فیزیکی آبخیز استفاده شده است و وابستگی زمان تمرکز به شرایط بارش بررسی نشده است. از این رو، این پژوهش با هدف ارزیابی این روش ها با بهره گیری از روش موج جنبشی در بستر GIS، روش HEC-1 و روش بهینه سازی با استفاده از دستورالعمل ژنتیک، در یک آبخیز آزمایشگاهی وی-شکل انجام شد.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش به منظور مدل سازی بارش-رواناب از داده های مشاهده ای موجود در آبخیز آزمایشگاهی وی-شکل آزمایشگاه دانشگاه ایلینویز استفاده شد. آبخیز مطالعه شده، با سطح نفوذناپذیر از جنس آلومینیوم و دو صفحه ی جانبی همسان با شیب یک طرفه به سمت کانال با اندازه ی ثابت 1% بود. افزون بر این، یک کانال میانی هم با شیب یک طرفه به سمت خروجی آبخیز با اندازه ی ثابت 1% داشت. اندازه ی زبری مانینگ در این آبخیز، بر پایه ی سعی و خطا 0/014 تعیین شد.

    نتایج و بحث

    پس از تهیه نمودار زمان-مساحت آبخیز با استفاده از هریک از روش های مزبور، آب نگار خروجی آبخیز متناظر با این روش ها تعیین شد. سپس نتایج به دست آمده با داده های مشاهده ای مقایسه شد و اجزای مختلف آب نگار های محاسبه ای نیز بررسی شد. نتایج نشان داد که عملکرد دستورالعمل ژنتیک در تعیین زمان اوج آب نگار با 15% خطای نسبی، از عملکرد مدل های موج جنبشی و HEC-1 بهتر بود. همچنین مدل دستورالعمل ژنتیک با میانگین شاخص نش-ساتکلیف 0/968 و میانگین شاخص همبستگی 0/983 بیشترین تطابق را با آب نگار های مشاهده ای داشت. همچنین با برازش منحنی با نتایج مدل سازی، معادله ی تعیین زمان تعادل آبخیز نسبت به شدت بارش به دست آمد که ضریب تعیین آن 0/999 بود. این معادله بیان گر رابطه ی عکس زمان تعادل با شدت بارش (با توان 0/33) است یعنی با دو برابر شدن شدت بارش، زمان تعادل 20% کاهش می یابد. درنهایت ضریب معادله ی تعیین زمان تعادل برای این آبخیز 495/2 به دست آمد که به ازای هر شدت بارش، زمان تعادل متناظر آن با دقت زیاد قابل محاسبه است.

    نتیجه گیری و پیشنهادها

    در این پژوهش در شرایط آبخیز آزمایشگاهی مدل سازی بارش-رواناب با سه دسته رخداد و سه دسته مدت بارش گوناگون که هر دسته رخداد با چهار اندازه ی مختلف شدت بارش بود انجام شد. نمودارهای آب نگار متناظر با هر رخداد به دست آمد. با بررسی نمودارهای محاسبه ای و مقایسه با نمودارهای مشاهده ای، مشخص شد عملکرد سه مدل در تعیین حداکثر آب دهی، خطای نسبی یک تا دو درصد بود ولی در تعیین زمان رسیدن به اوج آب نگار، مدل های موج جنبشی و HEC-1، با خطای نسبی 44% ، عملکرد متوسط داشت. درنهایت با بهره گیری از دو شاخص همبستگی و نش-ساتکلیف، مشخص شد که در روش دستورالعمل ژنتیک، آب نگار محاسبه ای به اندازه های مشاهده ای نزدیک تر بودند و تطابق بیشتری با داده های مشاهده ای داشتند. شایان ذکر است در این آبخیز آزمایشگاهی وابستگی زمان تعادل به شدت بارش در شرایط نفوذناپذیری تایید شد. پیشنهاد می شود در صورت اعمال شرایط نفوذ عمقی و یا تغییر در اندازه ی زبری سطح و تعیین اندازه ی وابستگی تعیین و بررسی شود.

    کلید واژگان: آبخیز وی-شکل, بهینه سازی, پاسخ آب شناختی, دستورالعمل ژنتیک, مدل HEC-1, موج جنبشی}
    Mohammad Mohammadi Hashemi, Bahram Saghafian *, Mahmoud Zakeri Niri, Mohsen Najarchi
    Introduction and Objective

    Given the application of hydrological response in a watershed, various methods have been used to determine this response and the results have shown a high degree of accuracy and accuracy variability depending on the data used. By reviewing and summarizing the results of research carried out in the modeling of rainfall-runoff, particularly the time-area method, it was found that in most of these studies, the concept of watershed time concentration was used, which in most of the formulas used, the physical properties of the watershed were used and the dependence of time concentration on rainfall conditions was not studied. Therefore, this study was conducted to evaluate these methods using the kinematic wave method in the GIS environment, the HEC-1 method, and optimization methods using genetic algorithms in a V-shaped experimental watershed.

    Materials and Methods

    Observational data available in the V-shaped experimental watershed of the University of Illinois was used for rainfall-runoff modeling. The studied watershed had an impermeable aluminum surface and two uniform side sheets with a one-sided slope towards the channel with a constant value of 1%. In addition, a central channel with a one-sided slope towards the outlet of the watershed with a constant value of 1% was present. The roughness coefficient in this watershed was determined based on trial and error at 0.014.

    Results and Discussion

    After preparing the time-area histogram of the watershed using each of the mentioned methods, the corresponding outflow hydrographs of the watershed were determined. Then, the results were compared with observational data, and various components of the computational hydrographs were also examined. The results showed that the performance of the genetic algorithm in determining the peak time of the hydrograph with a 15% relative error was better than the performance of the kinematic wave and HEC-1 models. Additionally, the genetic algorithm model had the highest correlation coefficient with observational hydrographs with an average Nash-Sutcliffe Index of 0.968 and an average correlation coefficient of 0.983. Furthermore, by fitting the curve to the modeling results, an equation was obtained to determine the equilibrium time of the watershed relative to rainfall intensity, with a determination coefficient of 0.999. This equation expresses the inverse relationship between equilibrium time and rainfall intensity (with a power of 0.33), i.e., doubling the rainfall intensity reduces the equilibrium time by 20%. Finally, the coefficient of the equation determining the equilibrium time for this watershed was found to be 495.2, and for each rainfall intensity, its corresponding equilibrium time can be calculated with high accuracy.

    Conclusion and Suggestions

    In this study, under experimental watershed conditions, rainfall-runoff modeling was performed with three categories of events and three categories of different rainfall durations, each event category having four different rainfall intensity sizes. Corresponding hydrographs were obtained for each event by examining the computational hydrographs and comparing them with observational hydrographs, and it was found that the three models had one to two percent relative error in determining the maximum runoff, but in determining the time to reach the hydrograph peak, the kinematic wave and HEC-1 models had an average error of 44%. Finally, using the correlation and Nash-Sutcliffe coefficients, it was determined that the computational hydrographs produced by the genetic algorithm method were closer to the observational hydrographs and had a higher degree of correlation. It is worth mentioning that in this experimental watershed, the dependence of equilibrium time on rainfall intensity in impermeable conditions was confirmed. It is recommended that the effect of infiltration or changes in surface roughness and the determination of the dependence size be investigated.

    Keywords: Genetic algorithm, HEC-1 model, Hydrological response, kinematic wave, optimization, V-shaped watershed}
  • زینب جعفریان*، ژیلا قربانی
    سابقه و هدف

    کربن آلی خاک یکی از پارامترهای مهم تعیین کننده میزان حاصلخیزی خاک، قابلیت تولید و شاخص مهمی در نشان دادن کیفیت خاک مخصوصا خاک های مناطق خشک و نیمه خشک است. مراتع، در حدود نیمی از خشکی های جهان را تشکیل می دهند و حاوی بیش از یک سوم ذخایر کربن زیست کره خاکی هستند. با توجه به این که مراتع به عنوان مهمترین اکوسیستم های خشکی، ذخایر طبیعی کربن به شمار می روند، بسیار مورد توجه بوده و نحوه و میزان ترسیب کربن در آن ها مهم است.

    مواد و روش ها

    در این تحقیق پس از انتخاب مراتع واقع در دامنه جنوبی کوه دماوند،  با توجه به وضعیت جغرافیایی و پوشش گیاهی منطقه، 4 طبقه ارتفاعی از سطح دریا با نوع و ترکیب پوشش گیاهی یکسان همچنین شیب متوسط به گواهی بازدید میدانی و اطلاعات اداره منابع طبیعی ناحیه شامل طبقه ارتفاعی 1 (2664-2504 متر)، طبقه 2 (2896-2730 متر)، طبقه 3 (3050-2923 متر) و طبقه 4 (3545-3119 متر) جهت نمونه برداری از خاک در ارتفاع های متفاوت، معین گردید. در هر طبقه ارتفاعی، 13 نقطه تصادفی مشخص و از هر نقطه، سه نمونه خاک (در نقش تکرار) از اعماق 15-0 و 30-15 سانتی متر تهیه گردید. پس از اندازه گیری میزان کربن ترسیب شده در هر نمونه خاک، داده ها مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. میزان ترسیب کربن در خاک با ضرب میزان کربن آلی خاک در وزن مخصوص ظاهری و عمق مورد مطالعه و در واحد هکتار (10000 متر مربع) محاسبه شد. سپس اقدام به ایجاد معادلات رگرسیونی و روش سطح پاسخ (RSM) شده و دقت آن ها در پیش بینی میزان ترسیب کربن با یکدیگر مقایسه گشته و روش دقیق تر مشخص شد. برای ارزیابی دقت مدل های رگرسیونی و روش سطح پاسخ از ضریب تعیین (R2) میان داده های اندازه گیری شده و پیش بینی شده استفاده شد.   

    نتایج

    نتایج تجزیه واریانس داده ها نشان داد که فقط عمق نمونه برداری، اثر معنی داری بر میزان ترسیب کربن خاک داشته و اثر ارتفاع نمونه برداری همچنین اثر متقابل عمق و ارتفاع نمونه برداری بر میزان ترسیب کربن خاک بی معنی بود. در حالت کلی، میزان ترسیب کربن در عمق 30-15 سانتی متری بیشتر از 15-0 سانتی متر بوده و در هر دو عمق تحت بررسی، طبقه ارتفاعی 4 (3545-3119 متر) بیشترین میزان ترسیب کربن خاک را داشت. به علاوه پس از طبقه ارتفاعی4، بیشترین میزان ترسیب کربن مربوط به طبقه ارتفاعی1 (2664-2504 متر) بود. بیشترین میزان ترسیب کربن به میزان 604654 گرم در متر مربع مربوط به طبقه ارتفاعی4 و عمق 30-15 سانتی متر و کمترین میزان ترسیب کربن در حدود 225000 گرم در متر مربع مربوط به طبقه ارتفاعی 2 و عمق 15-0 سانتی متر بود. در بخش مدل سازی، مدل درجه دوم روش سطح پاسخ با دقت بالاتر (7363/0=R2) نسبت به مدل خطی همین روش (6014/0=R2) و مدل کم دقت تر رگرسیونی (428/0=R2)، میزان ترسیب کربن خاک مراتع را پیش بینی نمود. به علاوه، روش سطح پاسخ موفق به بهینه سازی ورودی ها به صورت ارتفاع 3500 متری و عمق دوم به منظور یافتن میزان ترسیب کربن در خاک به صورت 699/808811 گرم در متر مربع با رضایتمندی 976/0 گردید.

    نتیجه گیری

    روش سطح پاسخ (RSM) به عنوان یک ابزار نوین نه تنها در پیش بینی و بهینه سازی میزان ترسیب کربن خاک مراتع تحت شرایط عمق و ارتفاع نمونه برداری متفاوت عملکرد مطلوبی دارد، بلکه می توان از آن به عنوان ابزاری هوشمند در جهت پیش بینی پارامترهای مختلف در علوم مرتع و مراتع تحت بررسی به عنوان مثال در پیش بینی حجم زیست توده زیرزمینی و روزمینی، نحوه پراکنش گونه های مرتعی و... استفاده نمود.

    کلید واژگان: مدل سازی, روش سطح پاسخ, رگرسیون, ترسیب کربن, بهینه سازی}
    Zeinab Jafarian*, Zhila Ghorbani
    Background and Objectives

    Organic carbon is a crucial parameter for assessing soil fertility, productivity, and quality, particularly in dry and semi-dry lands. Rangelands cover approximately 50% of the Earth's land area and store over 33% of the global carbon reservoirs. Considering rangelands as significant terrestrial ecosystems and natural carbon reserves, understanding and quantifying carbon sequestration in these ecosystems is of great importance.

    Methodology

    This research focused on rangelands in the southern domain of Damavand mountain. Four height groups were selected based on geographic conditions, regional plant cover, and slope. Each height group represented a different elevation range: group 1 (2504-2664 m), group 2 (2730-2896 m), group 3 (2923-3050 m), and group 4 (3119-3545 m). Soil sampling was conducted at two depths (0-15 cm and 15-30 cm) using 13 random points within each height group. Soil organic carbon and bulk density were measured, and carbon sequestration was calculated at the hectare level by multiplying organic carbon and depth. Regression equations and response surface models (RSM) were developed using design software to predict carbon sequestration and compare their accuracy.

    Results

    Analysis of variance (ANOVA) showed that only sampling depth significantly affected soil carbon sequestration, while sampling height and the interaction between depth and height had no significant effect. Carbon sequestration was higher at a depth of 15-30 cm compared to 0-15 cm. Among the height groups, group 4 (3119-3545 m) exhibited the highest soil carbon sequestration, followed by group 1 (2504-2664 m). The highest carbon sequestration (6046.54 g/m2) was observed in height group 4 at a depth of 15-30 cm, while the lowest (2250 g/m2) was found in height group 2 at a depth of 0-15 cm. The quadratic model of the response surface methodology demonstrated higher accuracy (R2 = 0.7363) in predicting soil carbon sequestration compared to the linear model (R2 = 0.6014) and the less accurate regression model (R2 = 0.428). The response surface method successfully optimized the inputs, suggesting a height of 3500 meters and a specific depth to achieve a soil carbon sequestration amount of 8088.117 g/m2 with a satisfaction level of 0.976.

    Conclusion

    The response surface methodology (RSM) proved to be a valuable tool for predicting and optimizing soil carbon sequestration in rangelands, considering different sampling depths and heights. It can also be utilized for predicting various parameters in rangeland science, such as above and underground biomass volume and plant species coverage. RSM offers a novel approach for understanding and managing rangeland ecosystems.

    Keywords: Modeling, response surface methodology, regression, carbon sequestration, optimization}
  • عماد فهیم، رضا قضاوی، هدی قاسمیه، ابراهیم امیدوار

    نوترین داده های منحنی های شدت زمان فراوانی در ایران از 66 ایستگاه سازمان هواشناسی به دست آمده است که در سال 1374 نگاشته شده است و آگاه به اینکه برای به دست آوردن فیزیکی این داده ها به بهره بری از باران سنج ها نیاز داریم، نمی توان دورافتاده ترین پهنه ها را با این ابزار نگریست و گاهی با همین ابزارها هم دچار نادرستی های فراوان خواهیم بود. بدین روی برای کاهش این نادرستی ها از ساختاره های شدت زمان فراوانی سود می جوییم. تاکنون ساختاره های بسیاری برای به دست آوردن داده های مورد نیاز نمودارهای شدت زمان فراوانی بیان شده است که نمی توان آن را در همه پهنه ها به کار برد، مگر آنکه نرخهای پهنه ای آن ها ارزیابی شده باشد. در این پژوهش، نرخ های این ساختاره ها همگام با الگوریتم های رایانه ای در پهنه آبخیز دریاچه ارومیه بررسی و بهینه سازی شد. آنگاه بهره وری دو الگوریتم رایانه ای توده ریزه ها و زادشناسی با یکدیگر سنجش شده و سرانجام با الگوریتم نزدیک ترین همسایه، کارایی دگرگونی های اقلیمی بر نمودارهای شدت زمان فراوانی در این سرزمین بررسی شد. برایند این پژوهش نشان داد که نرخ های ساختاره آبخضر در همه ایستگاه های پهنه دریاچه ارومیه، مگر کمپ مهاباد با نزدیکی خوبی درست است. می شود گفت میانگین نرخ های پهنه ای بهینه سازی شده با نرخهای به دست آمده برازش 100 درصدی دارند.

    کلید واژگان: بهینه سازی, ایستگاه های هواشناسی, ساختاره, الگوهای بارشی, نرخ های پهنه ای}
    Emad fahim, Reza ghazavi ghazavi, hoda ghasemieh, Ebrahim Omidvar
    Introduction

    Collected from sixty-six meteorological stations, the most recent data concerning the intensity-duration-frequency curve in Iran have been recorded in 1374. While rain gauges are required for physically obtaining such data, the collected data may be fraught with inaccuracies, considering the fact that the meteorological data of the extremely remote areas may be impossible to be gauged. Therefore, intensity-duration-frequency formulas are used to reduce the rate of such inaccuracies. While many formulas have so far been developed to be used for obtaining the required data regarding intensity-duration-frequency curves, they could only be applied to those areas whose regional rates have been estimated. This study sought to identify and optimize such formulas’ rates together with the computational algorithms in the Urmia Lake’s basin. Then, the efficiency of the mass-fine computational algorithm and the genetic algorithm was measured and compared. Finally, the influence of climate change on intensity-duration-frequency diagrams in the basin was investigated using the nearest neighbor algorithm.

    Materials and Methods

    Considering the precipitation intensity data collected from Western Azerbaijan Province’s Regional Water Organization, first, the method for selecting the function of the precipitation’s intensity-duration-frequency was determined. Then, the fitting methods for the different return years’ functions of the intensity-duration were presented. As for the extraction of IDF curves, the required data regarding the highest annual precipitation rates in 30-, 45-, and 60-minute durations were obtained from the statistics published by the Iranian Meteorological Organization. Then, the precipitation rate was investigated in twenty-seven meteorological stations of the Urmia Lake, and the intensity-duration-frequency curves were made accordingly. Taking the extracted curves into account, the regional coefficients of Abkhezr’s equation were measured and optimized based on the Genetic and Particles Swarm algorithms. Then, to determine the measurement accuracy, the daily precipitation rates were extracted from five sample meteorological stations in terms of 2-200 return years and millimeters per hour unit using the SMADA software. Finally, the IDF curves were made based on the optimized rates and Abkhezr formulas.

    Results

    The average rates of optimizing the coefficients of the Abkhezr formula with both algorithms mentioned above were found to be the same, bearing a very close prediction. Taking into account the average intensity and continuity rates of the IDF curves in terms of an integral diagram, the study undertook to compare the measurement of pre- and post-optimization IDF curves in five sample stations. Generally, the findings of this study indicated the accuracy of the Abkhezr Formula’s rates (with an acceptable closeness) in all meteorological stations of the Urmia Lake except for the Mahabad camp. It could therefore be argued that the average optimized regional rate are hundred percent fitted with the obtained rates. Discussion and

    conclusion

    The findings of the study suggested a high accuracy of the Abkhezr formula’s coefficients in all Urmia Lake’s meteorological stations (with acceptable closeness) except for the Mahabad camp, with the Siyah-Ceshmeh station having the best fitting rate. In this regard, the fitting rate of the coefficients in the above-mentioned stations differed merely at thousandth and ten-thousandth decimal rates. On the other hand, the pre-and post-optimization IDF curves were found to have slight differences, bearing an acceptable fitting. Moreover, the comparison of the integral curves of the IDF parameters indicates the great consistency between the results of this study and the formulas developed by Abkhezr and Bell. Furthermore, a good correlation was found between the results of this study and the research findings of Aghajani and Kerami, which were based on Sherman and Bernahu's formulas. As t and T in Bell's formula can have a local dependence in each area, such a dependence has been included in Abkheder's formula based on regional coefficients. The results also showed that the PSO algorithm performed more efficiently in terms of optimization and its intended function is closer to zero, as it measures each particle with other neighboring particles, putting it in numerous cycles. However, the sensitivity analysis revealed a very slight difference between the two algorithms used in this study, suggesting that both algorithms could be applied.

    Keywords: Optimization, Meteorological Stations, Formula, Precipitation Patterns, Regional Coefficients}
  • پیمان کرمی، سید احمد اسلامی نژاد، مبین افتخاری*، محمد اکبری، ملیکا راستگو
    با توجه به بالا رفتن خطر وقوع سیلاب خصوصا در سطح شهرها و به وجود آمدن خطرات جانی، مالی و محیط زیستی ناشی از افزایش آن، پهنه بندی مناطق سیل خیز از اهمیت بالایی برخوردار است. بنابراین در این مطالعه سعی شد مناطق حساس به سیلاب در دشت بیرجند با استفاده از معیارهای موثر پهنه بندی شود. در این راستا از روش های داده محور ماشین بردار پشتیبان (SVM) و جنگل تصادفی (RF) در ترکیب با الگوریتم ژنتیک جهت پهنه بندی مناطق حساس به سیل استفاده شد. بنابراین برای پیاده سازی و اعتبارسنجی مدل های ذکر شده، 42 موقعیت سیل خیز در منطقه مورد مطالعه استخراج شد. علاوه بر این، 19 معیار هیدروژیولوژیکی، توپوگرافی، زمین شناسی و محیطی موثر بر حساسیت سیلاب در منطقه مورد مطالعه استخراج شدند تا برای پیش بینی نقشه حساسیت سیل مورد استفاده قرارگیرند. سطح زیر منحنی (AUC) و انواع شاخص های آماری دیگر از جمله ضریب تشخیص (R2) و ریشه میانگین خطای مربعات (RMSE) برای ارزیابی عملکرد مدل ها استفاده شد. مقادیر R2، RMSE و AUC حاصل از روش SVM-GA به ترتیب 0/9032، 0/2751 و 0/931 و روش RF-GA به ترتیب 0/9823، 0/2321 و 0/914 به دست آمد که نشان دهنده سازگاری و دقت بالای مدل RF نسبت به مدل SVM است. هم چنین نتایج نشان داد که حساسیت سیل به دلیل ارتفاع و زاویه شیب کمتر در مناطق مرکزی منطقه مطالعاتی بیشتر از سایر مناطق است. نتایج این مطالعه می تواند به منظور مدیریت مناطق آسیب پذیر و کاهش خسارت های سیل مورد استفاده قرار گیرد.
    کلید واژگان: بهینه سازی, سیل, جنگل تصادفی, ماشین بردار پشتیبان}
    Peyman Karami, Seyed Ahmad Eslamnezhad, Mobin Eftekhari *, Mohammad Akbari, Melika Rastgoo
    Due to the increase in the risk of floods, especially in the cities, and the emergence of human, financial, and environmental risks due to its increase, the flood zoning areas are of great importance. Therefore, in this study, flood susceptible areas in Birjand plain were tried to be zoned with the help of effective criteria. In this regard, the data-driven methods of support vector machine (SVM) and random forest (RF) were used in combination with genetic algorithm to zoning flood susceptible areas. Therefore, in order to implement and validate the mentioned models, 42 flood prone locations in the study area were extracted. In addition, 19 hydrogeological, topographical, geological and environmental criteria affecting flood susceptibility in the study area were extracted to be used to predict flood susceptibility map. Area under the curve (AUC) and a variety of other statistical indicators including coefficient of determination (R2) and Root mean square error (RMSE) were used to evaluate the performances of the models. The values of R2, RMSE and AUC obtained from the SVM-GA method were 0.9032, 0.2751 and 0.931, respectively, and the RF-GA method were 0.9823, 0.2321 and 0.914, respectively, which indicate the compatibility and The RF model is more accurate than the SVM model. The results also showed that the susceptibility of flooding in the central areas of the study area, due to lower altitude and slope angle, is higher than other areas.
    Keywords: Optimization, Flood, Random forest, Support vector machine}
  • سینا سبحانی نیکو، احمد جعفر نژاد چقوشی، سید حسین رضوی حاجی آقا، محسن آرمین*
    در فرآیندهای تولید صنعت پتروشیمی مواد شیمیایی سمی و خطرناکی وجود دارد که امروزه باعث شده تصفیه پساب صنایع پتروشیمی یکی از مهم ترین مسایل زیست محیطی جهان باشد. بنابراین در این تحقیق ، اقدام به ارایه مدل بهینه سازی مشخصات خاک به منظور طراحی فیلتر طبیعی تصفیه پساب شرکت پتروشیمی شهید تندگویان با بکارگیری روش سطح پاسخ (RSM) شد. بدین منظور، پس از انتخاب خاک های مورد نظر در شهرستان بهمیی استان کهگیلویه و بویراحمد و نمونه برداری از آن ها، مشخصات فیزیکی و شیمیایی خاک های مورد تحقیق  شامل اسیدیته (pH)، هدایت الکتریکی (EC)، درصد ماده آلی (OM) و درصد رس (Clay)  تعیین شد. در مرحله بعد اقدام به طراحی 12 فیلتر طبیعی خاک در ابعاد کوچک در محیط آزمایشگاهی شد و پس از تهیه پساب از شرکت پتروشیمی تندگویان اقدام به انجام آزمایش های فیلتراسیون پساب شد. چهار پارامتر اسیدیته (pH)، کل مواد جامد معلق (TSS)، مقدار آهن (Fe) و مقدار منگنز (Mn) پساب خروجی از فیلترها به عنوان متغیرهای پاسخ تعیین شدند. سپس به روش سطح پاسخ هیستوریکال بین چهار پارامتر خاک (متغیرهای مستقل) و هرکدام از پارامترهای پساب (متغیرهای پاسخ) با استفاده از نرم افزار آماری Design-Expert مدل های رگرسیونی برازش داده شد. مدل های رگرسیونی به منظور رسیدن به مقدار بهینه پارامترهای فیزیکی و شیمیایی خاک با هدف بهترین خروجی پساب با کمترین میزان آلودگی با الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات (PSO) بهینه شدند. نتایج نشان داد که، پارامترهای اسیدیته، هدایت الکتریکی، ماده  آلی و درصد رس زیاد خاک باعث افزایش اسیدیته و کاهش کل مواد جامد معلق، آهن و منگنز موجود در پساب خواهند شد و از این طریق در تصفیه پساب پتروشیمی نقش موثری دارند. نتایج الگوریتم بهینه سازی نیز نشان داد که، هدایت الکتریکی 3 دسی زیمنس بر متر، اسیدیته 7/9، درصد ماده  آلی 2/95 و میزان رس 50 درصد بهینه ترین مقادیر پارامتر های خاک هستند که پارامتر های خروجی پساب آن ها شامل مقادیر اسیدیته خنثی بالای 7، کل مواد جامد معلق 90 ، آهن 1 و منگنز 2/3 میلی گرم بر لیتر است. نتایج این تحقیق می تواند به ساخت یک فیلتر طبیعی خاک در ابعاد بزرگ کمک کند.
    کلید واژگان: بهینه سازی, فیلتر خاکی, روش سطح پاسخ, پساب صنعتی, پتروشیمی شهید تندگویان}
    Sina Sobhani Niko, Ahmad Jafarnejad Chaghushi, Sayed Hossein Razavi Haji Agha, Mohsen Armin *
    Petrochemical manufacturing processes incorporate toxic and dangerous chemicals, making petrochemical wastewater treatment one of the world's most critical environmental issues today. As a result, this research presents an optimization model of soil characteristics for designing a natural filter for the wastewater treatment of Shahid Tondgoyan Petrochemical Company using the response surface method (RSM). After selecting and sampling soils in Bahmaei city of Kohgiluyeh and Boyer-Ahmad provinces, the physicochemical characteristics of the studied soils were determined, including their acidity (pH), electrical conductivity (EC), percentage of organic matter (OM), and percentage of clay (Clay). Following that, 12 small natural soil filters were designed in the laboratory, and effluent filtration tests were conducted after preparing the effluent from Tondgoyan Petrochemical Company. As response variables, four parameters were determined for the effluent from the filters: acidity (pH), total suspended solids (TSS), iron content (Fe), and manganese content (Mn). We fitted regression models between the four soil parameters (independent variables) and each of the effluent parameters using Design-Expert statistical software (response variables). The PSO algorithm was used to optimize regression models to obtain the optimal values for soil physicochemical parameters to produce the best effluent with the least amount of pollution. The results indicated that parameters such as acidity, electrical conductivity, organic matter, and a high percentage of soil clay would increase the acidity and decrease the total suspended solids, iron, and manganese in the effluent, thereby assisting in the treatment of petrochemical effluent. Additionally, the optimization algorithm determined that an EC of approximately 0.03 dS/cm, an acidity of 7.9, an organic matter percentage of 2.95, and a clay content of 50% are the optimal values for soil parameters whose effluent output parameters included neutral acidity greater than 7, TSS 90, iron 1, and manganese 2.3 mg / l. The findings may aid in the construction of a large-scale soil filter.
    Keywords: Optimization, Soil Filters, Response Surface Method, Industrial effluent, Shahid Tondgoyan Petrochemical}
  • معصومه فریبی، محمدرضا رضایی، محمدحسین صیادی*

    امروزه گسترش فناوری و توسعه فعالیت های صنعتی، سبب ورود مقادیر زیادی از آلاینده های مختلف به محیط های آبی شده است. ترکیبات سیانید از آلاینده های پساب صنایع مختلف به خصوص معادن طلا و نقره اند که به علت سمی بودن زیاد برای انسان و محیط زیست باید پیش از تخلیه به محیط تصفیه شوند. در این پژوهش، نانوذرات مغناطیسی سیلیکا مطابق روش هم رسوبی و استوبر با اندکی تغییر سنتز و با خاکستر برگ درخت زیتون تلخ اصلاح و قابلیت آن برای حذف سیانید از محلول های آبی بررسی شد. برای تعیین مشخصات نانوکامپوزیت سنتزشده از الگوی پراش پرتو ایکس، طیف سنج مادون قرمز تبدیل فوریه، میکروسکوپ الکترونی روبشی و مغناطیس سنج نمونه مرتعش استفاده شد. طرح آزمایش در این تحقیق به صورت یک عامل در یک زمان بود و تاثیر عوامل pH، مدت زمان تماس، مقدار جاذب و غلظت اولیه سیانید بررسی شد. براساس نتایج این پژوهش، در شرایط بهینه 5=pH، مقدار جاذب 750 میلی گرم بر لیتر، مدت زمان تماس 30 دقیقه و غلظت اولیه 50 میلی گرم بر لیتر سیانید، 81/41درصد این ماده حذف شد. بررسی مدل های ایزوترمی جذب از مدل لانگمویر با ضریب همبستگی 0/981 تبعیت می کند. همچنین بررسی سینتیکی جذب نشان داد که سرعت فرایند جذب یون های سیانید روی جاذب Fe3O4/SiO2 برازش بهتری با مدل سینتیکی شبه مرتبه دوم دارد. این تحقیق نشان داد که نانوذرات مغناطیسی سیلیکای اصلاح شده با خاکستر برگ درخت زیتون تلخ قابلیت خوبی در جذب آلاینده سیانید در محلول های آبی دارند.

    کلید واژگان: آلودگی آب, برگ درخت زیتون تلخ, بهینه سازی, مدل سینتیک, نانوجاذب مغناطیسی}
    Masomeh Faribi, MohammadReza Rezaei, MohammadHossein Sayadi *

    Today, the technology advancements and industrial developments have led large amounts of pollutants to make their way to aquatic environments. Cyanide compounds are a pollutant, found mainly in the gold and silver mines sewage, which should be refined due to high toxicity for human beings and the environment before discharging. In this study, silica magnetic nanoparticles were synthesized in the main accordance with the Stober method with a slight synthetic change and modified with bitter olive leaves ash; the aim was to assess the capability of the proposed method in the removal of the cyanide compounds from aqueous solutions. To determine the synthesized nanocomposite specifications, the following methods were used: X-ray diffraction pattern, Fourier transform infrared spectrometer, scanning electron microscopy, and parametric magnetometer. The experimental design in this study was one factor at a time and the effect of pH, the duration of contact, the amount of adsorbent, and the initial concentration of cyanide were investigated. Based on the results, up to 81.41% of the cyanide was excluded under the optimal conditions of PH at 5, absorbent amount of 750 mg /L, contact duration of 30 minutes, and initial concentration of 50 mg /L cyanide.  The results also revealed that the iso-thermic absorption models basically follow the Langmuir model with a correlation coefficient of 0.981. Conducting a traditional absorption study showed the speed of the absorption of the cyanide ions on Fe3O4/SiO2 adsorbent is better matched with a second-order kinetic model. Correspondingly, the study findings showed silica magnetic nanoparticles modified with bitter olive leaves ash are good in absorbing cyanide contaminants in aqueous solutions.

    Keywords: water pollution, Bitter olive tree leaves, Optimization, synthetic model, Magnetic nano-absorbent}
  • محمد حسنی*، علیرضا میکائیلی تبریزی، عبدالرسول سلمان ماهینی، حسن دلیری

    مناطق شهری عمده، پیوسته تحت تاثیر رشد جمعیت و مهاجرت قرار دارند که ممکن است به ساخت وسازهای بدون برنامه و گسترش مهار نشدنی آنها منجر شود. در این میان، مناطق صنعتی از مهم ترین بخش های موثر بر تمرکز جمعیت و فعالیت های مختلف و در نتیجه تسریع روند رشد شهرهاست و تغییرات زیادی در سیمای سرزمین به وجود می آورد. بی توجهی به برنامه ریزی فضایی منطقه ای سبب می شود که مناطق صنعتی اغلب به شکل نامناسب در فضای منطقه ای پخش شوند و در کنش متقابل با شهرها ناپایداری بیشتری به محیط تحمیل کنند. در این تحقیق، از ابزار پشتیبان تصمیم گیری ? What if برای ارزیابی توان اکولوژیکی، بهینه سازی رشد و گسترش شهری و صنعتی در شهرستان گنبدکاووس در استان گلستان تا سال 1420 تحت سناریوهای مختلف استفاده شد. معیارهای به کاررفته در این پژوهش شامل نقشه کاربری اراضی، هفت نقشه ترکیبی حاصل از روش ارزیابی چندمعیاری (Multi Criteria Evaluation) و نقشه تراکم جمعیت، نقشه های زیرساخت و الگوی رشد و عوامل اکولوژیکی، اقتصادی- اجتماعی بودند. نتایج تحقیق نشان داد از کل مساحت شهرستان گنبدکاووس، 24107 هکتار می تواند به طبقه تناسب خوب در کاربری توسعه شهری و 5362/6هکتار به طبقه تناسب خوب برای کاربری توسعه صنعتی اختصاص یابد. همچنین، نتایج تحقیق نشان داد که منابع آب، کاربری و شکل زمین و مخاطرات طبیعی و انسانی از عوامل موثر در مکان یابی شهرها و صنایع اند. بیشترین تغییر کاربری اراضی در تبدیل اراضی کشاورزی به مناطق شهری و صنعتی رخ داده است. براساس نتایج، دهستان های فجر، آق آباد و باغلی ماراما در شهرستان گنبدکاووس، بیشترین توان را در توسعه شهری و صنعتی دارند. در این مناطق، توانمندی اکولوژیکی منطقه و همچنین زیرساخت های موجود، یعنی نزدیکی به جاده ها و مناطق مسکونی از عوامل مهم در توسعه اند.

    کلید واژگان: ارزیابی توان اکولوژیک, بهینه سازی, توسعه شهری و صنعتی, ?What if}
    Mohammad Hasani *, Alireza Mikaeili Tabrizi, Abdolrassoul Salman Mahiny, Hassan Daliri

    Major urban areas are being largely affected by population growth and immigration which eventually lead to unplanned constructions and unrestrained urban expansion. In the meantime, industrial areas as one of the most important sectors with great impact on the concentration of population and activities, accelerate the growth of cities and create a plethora of changes in the landscape. Ignoring regional planning during the decision-making process usually leads industrial areas to expand inappropriately and impose instability on the environment, interacting with the parent cities. In this study, the What if? decision support tool was used to assess the ecological potential, optimizing urban growth and industrial development in Gonbad Kavus Township, Golestan Province, Iran, simulating the future under different scenarios by 2041. The mapped criteria include land-use, multi-criteria evaluation (MCE) layers, population density, infrastructures, growth patterns as well as ecological and socio-economic driving factors. The results showed that 24107 hectares can best be allocated to urban development and 5362.6 hectares can best be allocated to industrial development. Furthermore, the findings remarked water resources, land use, and morphology as well as natural and anthropogenic hazards are as key driving forces in site-selecting the cities and industries. Most of the land-use changes were seen in the transition from agricultural to built-up and industrial areas. Accordingly, Fajr, Aghabad, and Baghli Marma districts were best found capable in terms of urban and industrial development criteria and infrastructures as well.

    Keywords: Ecological potential evaluation, Optimization, Urban, industrial development, What if?}
  • ابراهیم شهبازبیگی، بهروز یعقوبی*، سعید شعبانلو
    مقدمه و هدف

    تخمین و پیش  بینی الگوی بارش در نواحی مختلف جهان به ویژه در نواحی خشک و نیمه خشک کره زمین مانند کشور ایران از اهمیت بسزایی برخوردار است. علاوه بر آن روش   های عددی مختلف مانند روش های هوش مصنوعی به دلیل دقت و سرعت بالا توانایی شبیه  سازی پدیده بارش و موضوعات مشابه را دارد. استفاده از این روش ها نقش بسزایی در صرفه جویی در زمان و هزینه  ها در مطالعات میدانی و آزمایشگاهی دارد. بنابراین، روز به روز به کاربرد و محبوبیت تکنیک  های متنوع هوش مصنوعی برای تخمین و شبیه  سازی مسایل متفاوت مانند بارندگی افزوده می  شود. هدف از این مطالعه تخمین بارش دراز مدت شهر رشت توسط یک مدل ترکیبی ANFIS و تبدیل موجک می باشد.

    مواد و روش ها

    در این مطالعه، بارش شهر رشت در یک بازه زمانی دراز مدت 62 ساله از سال 1956 تا 2017 توسط یک مدل ترکیبی بهینه یافته هوش مصنوعی شبیه سازی شد. به عبارت دیگر، برای بهبود عملکرد مدل ANFIS از تبدیل موجک بهره گرفته شد و مدل ترکیبی WANFIS تعریف گردید. در ابتدا، با استفاده از تابع خود همبستگی تاخیرهای موثر داده های سری های زمانی شناسایی شدند. سپس با استفاده از این تاخیرها، برای هر یک از مدل های ANFIS و WANFIS هشت مدل توسعه داده شد. لازم به ذکر است که برای آموزش مدل های هوش مصنوعی از داده های 42 سال و برای آزمون آنها از داده های 20 سال استفاده گردید. در ادامه، بهینه ترین تعداد توابع عضویت مدل ANFIS برابر با دو انتخاب شد.

    یافته ها

    نتایج مدل های ANFIS 1 تا ANFIS 8 مورد بررسی قرار گرفتند. سپس اعضای مختلف خانواده موجک برای بهینه سازی مدل ANFIS مورد ارزیابی قرار گرفتند. به بیان دیگر، demy به عنوان بهترین عضو خانواده موجک برای بهبود عملکرد مدل ANFIS معرفی گردید. مقایسه مدل های ANFIS و WANFIS نشان داد که تبدیل موجک عملکرد مدل ANFIS را به شکل قابل ملاحظه ای افزایش داد. سپس نتایج مدل های ترکیبی WANFIS تجزیه و تحلیل شدند که مدل WANFIS 8 به عنوان مدل برتر معرفی شد. این مدل مقادیر بارندگی را با دقت قابل قبولی تخمین زد. به عنوان مثال، مقادیر R، MARE و RMSE برای مدل برتر به ترتیب مساوی با 0/961، 0/855 و 24/510 میلی متر محاسبه شدند.

    نتیجه گیری

    نتایج نشان داد که تاخیرهای شماره (t-1)، (t-2)، (t-3) و (t-12) موثرترین تاخیرها برای تخمین بارش درازمدت شهر رشت توسط مدل ترکیبی WANFIS بودند.

    کلید واژگان: بارش دراز مدت, بهینه سازی, تبدیل موجک, شبیه سازی, شهر رشت, ANFIS}
    Ebrahim Shahbazbeygy, Behrouz Yaghoubi*, Saeid Shabanlou
    Introduction and Objective

    Estimation and forecasting of precipitation pattern in different parts of the world, especially in arid and semi-arid regions such as Iran is very important. In addition, various numerical methods such as artificial intelligence methods due to high accuracy and speed have the ability to simulate the phenomenon of precipitation and similar subjects. The use of these techniques plays an important role in saving time and costs in field and laboratory studies. Therefore, the application and popularity of various artificial intelligence techniques to estimate and simulate different issues such as rainfall is increasing day by day. The purpose of this study is to estimate the long-term rainfall in Rasht by a hybrid ANFIS and wavelet transform model.

    Material and Methods

    In this study, long-term rainfall of Rasht city was simulated using an optimum artificial intelligence model for a 62 years period from 1956 to 2017. In other words, the wavelet transform was utilized to enhance the performance of the ANFIS model and hybrid WANFIS (Wavelet-ANFIS) model was defined. Firstly, the effective lags of time series data were detected through the autocorrelation function (ACF). Then, using the lags, eight models were developed for each ANFIS and WANFIS model. It should be noted that 42 years data was applied for training and 20 years data to test the artificial intelligence models. Next, the number of optimal membership functions of ANFIS model was selected equal to two.

    Results

    results of ANFIS 1 to ANFIS 8 were evaluated. Additionally, different mother wavelets were examined to optimize the ANFIS model. This means that the demy was introduced as the best mother wavelet for increasing the performance of the ANFIS model. The comparison between ANFIS and WANFIS models signified that the wavelet transform enhanced the performance of the ANFIS model. Also, results of the hybrid WANFIS models were analyzed, indicating that WANFIS 8 was the superior model. The model estimated the rainfall with an acceptable accuracy. For instance, the R, MARE and RMSE for the superior model were computed 0.961, 0.855 and 24.510, respectively. Additionally, the values of VAF and NSC for this model were respectively estimated as 92.273 and 0.913.

    Conclusion

    Results showed that (t-1), (t-2), (t-3) and (t-12) were identified as the most influenced lags for estimation of long-term rainfall of Rasht city using the hybrid WANFIS model.

    Keywords: ANFIS, Long-term rainfall, Optimization, Rasht city, Simulation, Wavelet transform}
  • محمدمهدی تقوی گرجی، مهدی وفاخواه*، شعبانعلی غلامی
     مقدمه و هدف

    عدم وجود مدیریت صحیح استفاده از اراضی در یک حوزه آبخیز، تاثیرات نامناسبی بر منابع موجود در آن دارد. بهینه‏ سازی کاربری اراضی یکی از راه کارهای مناسب برای دست‏یابی به توسعه پایدار و کاهش هدررفت منابع می‏ باشد. تحقیق حاضر در حوزه آبخیز کسیلیان واقع در شهرستان سوادکوه به منظور تعیین مناسب‏ترین ترکیب کاربری اراضی برای کاهش وقوع سیلاب و بیشینه‏ سازی سود صورت گرفته است.

    مواد و روش ها

    در ابتدا کلیه مطالعات موجود شامل مطالعات فیزیوگرافی، خاکشناسی، پوشش گیاهی، هیدرولوژی، اقتصادی- اجتماعی از شرکت آب منطقه‏ ای و اداره کل منابع طبیعی و آبخیزداری استان مازندران جمع ‏آوری و طی بازدیدهای صحرایی تکمیل شد. بدین منظور با استفاده از پرسش‏نامه هزینه و درآمد هر یک از کاربری های اراضی حوضه به دست آمده و همچنین میزان سیلاب در کاربری های مختلف با استفاده از نرم افزار HEC-HMS و استفاده از اطلاعات سه واقع بارش در سال های 75-1370 مربوط به ایستگاه باران نگاری سنگده و هیدروگراف سیلاب همین وقایع در ایستگاه هیدرومتری ولیک بن واقع در خروجی حوضه انجام گردید. همچنین نقشه‏ های شیب و عمق خاک طبق استانداردهای استفاده از اراضی به عنوان ورودی توابع هدف و محدودیت‏ های مدل بهینه ‏سازی کاربری اراضی تهیه شد. مدل برنامه ‏ریزی خطی چند هدفی، با استفاده از روش سیمپلکس در نرم ‏افزار ADBASE نوشته و حل شد.

    یافته ها

    نتایج نشان داد به طور کلی، میزان سیلاب از 0/89 متر‏مکعب در ثانیه قبل از بهینه‏ سازی کاربری اراضی، به 0/74 متر‏مکعب در ثانیه، بعد از بهینه‏ سازی کاربری اراضی کاهش یافته و این بیانگر کاهش 24/49% میزان سیلاب است. همچنین میزان سودآوری کاربری‏ های اراضی مختلف در حوزه آبخیز مورد مطالعه از 25085/102 میلیون ریال در سال، قبل از بهینه‏سازی کاربری اراضی، به 14692/902 میلیون ریال بعد از بهینه ‏سازی کاربری اراضی کاهش یافته و این بیانگر کاهش 56/58% میزان سودآوری حوزه آبخیز پس از بهینه‏ سازی کاربری اراضی طبق معیارهای استاندارد است.

    نتیجه گیری

    از میان کاربری های اراضی مختلف، کاهش اراضی کشت دیم و افزایش اراضی جنگل حساس ترین کاربری های اراضی در حوزه آبخیز کسیلیان می باشند که بیشترین تاثیر را در کاهش سود و مقدار سیلاب دارند.

    کلید واژگان: برنامه ریزی خطی, بهینه سازی, حوزه آبخیز کسیلیان, کاربری اراضی, کاهش سیلاب}
    MohammadMehdi Taghavi Gorji, Mehdi Vafakhah*, Shabanali Gholami
    Introduction and Objective

    Lack of proper management of land use in a watershed, has negative impacts on the available resources. Land use optimization is one of the suitable solutions for achieving a sustainable development and reducing wasted resources. The present study was carried out in the Kasilian watershed located in the Savadkoh County to determine the most appropriate composition of land use to reduce flood occurrence and maximize benefit.

    Material and Methods

    At first, all available studies including physiographic, soil science, vegetation, hydrology, socio-economic studies from Mazandaran Regional Water Company and Natural Resources and Watershed Management office were collected and completed during field visits. The costs and benefit for each land uses was obtained using a questionnaire. The amount of flood in different land uses was also obtained using HEC-HMS software and the use of information on three rainfall events in the years 1991-95 related to Sangdeh synoptic station and flood hydrograph of the same events in Valikbon hydrometric station located in the watershed outlet. The slope and soil depth  maps based on land use standard as input to objective functions and constraints land use optimization model was prepared. Multi-objective linear programming model using the simplex method in ADBASE software was written and solved.

    Results

    The results showed that flood amount reduced from 0.89 m3 s-1 before optimization to 0.74 m3 s-1 after land use optimization in general and this indicates 24.49% reduction in flood amount. The benefit of different land uses in the studied watershed has also increased from 2505.102.285 million Rails per year, before land use optimization, to 14692.902 million Rails after land use optimization, and this indicates a decrease of 58.56% of benefit of the watershed after land use optimization according to the standard criteria.

    Conclusion

    The most sensitive factor is the reduction of rainfed land use and the increase of forest land uses in the Kasilian watershed, which have the greatest impact on reducing benefit and flood amount.

    Keywords: Flood reduction, Kasilian watershed, Land use, Linear programming, Optimization}
  • المیرا ولی پور*، محمدعلی قربانی، اسماعیل اسدی

    اقدام در اجرای پروژه های آبی، شناخت ویژگی های بارندگی و آگاهی از آب و هوا و اقلیم منطقه است. بارندگی  به دلیل تغییرات مکانی و زمانی زیاد، در مقایسه با سایر عوامل هواشناسی، به شبکه متراکم تری برای دیده بانی نیاز دارد. ازاین رو مکان یابی بهینه احداث ایستگاه ها امری بسیار ضروری است. بنابراین ابتدا داده های بارش ماهانه ایستگاه های باران سنجی در سطح حوضه و مناطق مجاور آن ها جمع آوری گردید. سپس تمامی داده های سری زمانی مورد تحلیل های آماری ازجمله آزمون نرمال و همگنی قرارگرفتند و ایستگاه های دارای آمار خطا و غیرهمگن از مجموع ایستگاه ها حذف و یا اصلاح شدند. با توجه به نتایج آزمون های نرمال، بارندگی سالانه در 5 ایستگاه به دلیل کوچک بودن مقادیر آزمون ها از مقدار بحرانی آن ها، از توزیع نرمال پیروی نمی نمایند. همچنین نتایج آزمون های همگنی حاکی از آن بود که 7/91 درصد از ایستگاه های منتخب حوضه از لحاظ صحت و درستی داده های بارندگی ثبت شده مورد تایید بوده و در ادامه، قابل استفاده در تحلیل های هیدرولوژیک و یا منابع آبی خواهند بود. با تحلیل مکانی آنتروپی بارش، مقدارآنتروپی انتقال اطلاعات در سطح حوضه محاسبه و معیاری در تعیین نقاط با پتانسیل تاسیس ایستگاه جدید در نظر گرفته شد. نتایج حاکی از این است که شش ایستگاه شبستر، شرفخانه، زرنق هریس، هرزندات، کلیبر و قوشچی سراب ضمن کسب رتبه های پایین در شبکه، وضعیتی بحرانی داشته و ضعیف ترین ایستگاه های حوضه می باشند. از سوی دیگر ایستگاه های سعیدآباد، باشسیزاوجان، مراغه، خرمازرد و شیرین کندی بالاترین رتبه ها را در میان سایر ایستگاه ها به خود اختصاص داده اند و پنج ایستگاه مهم حوزه آبخیز مورد مطالعه می باشند که مفیدترین اطلاعات در شبکه را تولید می نمایند. به منظور انجام فرآیند بهینه سازی تابع هدفی برای کل حوضه تعیین و سپس از الگوریتم کرم شب تاب بهره گیری شد تا بهترین جانمایی برای ایستگاه های باران سنجی به دست آید. پس از بررسی نتایج مشخص گردید، بهترین جانمایی با اضافه کردن تعداد 9 ایستگاه به دست می آید.

    کلید واژگان: آنتروپی انتقال اطلاعات, الگوریتم کرم شب تاب, بهینه سازی, باران سنج, مکان یابی}
    Elmira Valipour*, Mohammad Ali Ghorbani, Esmaril Asadi

    The first step of the implementation of water projects is recognizing the characteristics of rainfall, and awareness of the weather and climate of the region. Because of the spatial and time variations of rainfall, it requires much denser network to supervise compared to the other meteorological factors. Therefore, optimal localization of the stations is very necessary. Accordingly, monthly rainfall data of rain gauge stations were collected at the basin and adjacent areas first. The primary rain gauge network was created by considering the period with the largest number of the stations, the most statistical The first step of the implementation of water projects is recognizing the characteristics of rainfall and awareness of the weather and climate of the region. Because of the spatial and time variations of rainfall, it requires much denser network to supervise compared to the other meteorological factors. Therefore, optimal localization of the stations is very necessary. Accordingly, monthly rainfall data of rain gauge stations were collected at the basin and adjacent areas first. The primary rain gauge network was created by considering the period with the largest number of the stations, the most statistical years, and the lowest rebuilding ratio. Then all of time series data were analyzed by statistical analysis including normal and homogeneous tests and stations with errors and non-homogeneous statistics were removed or modified from the total stations. According to the results of normal tests, annual rainfall in 5 stations, due to their smaller amount of tests’ values toward their critical value, does not follow normal distribution. Also, the results of homogeneous tests indicated that 91.7% of selected stations in the basin were confirmed in term of the accuracy of the recorded rainfall data and could be used in hydrological analysis or water resources after this. With the spatial analysis of the precipitation entropy, the amount of information transmission entropy was calculated in the basin area and was considered as a criterion in determining the points with the potential of establishing a new station. The results indicate that the six stations of Shabestar, Sharafkhaneh, Zarnagh-Heris, Harzandat, Kalibar and Ghoshchi-sarab, while having low ranks in the network, are in critical condition and are the weakest stations in the basin. On the other hand, the stations of Saeedabad, Bashsizovjan, Maragheh, Khormazard and Shirin Kandy have the highest rank among other stations, and are five important studied stations in the basin that produce the most useful information in the network. In order to perform the optimization process, an objective function for the whole basin was determined and then the Firefly algorithm was used to obtain the best localization for rain gauge stations. The best localization is obtained by adding 9 stations after checking the results.

    Keywords: Firefly Algorithm, Information Transmission Entropy, Optimization, Rain Gauge, Location}
  • ستار چاوشی*
    استفاده از الگوریتم‏ های فرا ابتکاری در علوم مختلف به طور روز افزون در حال گسترش است. کاربرد آن‏ ها در شناخت و مدل‏ سازی پدیده‏ های طبیعی نظیر سیل و خشکسالی به لحاظ طبیعت و مکانیسم پیچیده و تعامل غیر‏خطی عوامل موثر بر آن نمونه‏ ای از توانایی و پتانسیل این الگوریتم ‏ها در هیدرولوژی می ‏باشد. در این مقاله، نخست به معرفی الگوریتم جستجوی موجودات هم‏ زیست پرداخته می ‏شود و در ادامه کاربرد آن در بهینه ‏سازی سامانه‏ های فازی و با هدف یافتن ناحیه اثر ایستگاه ‏های واقع در حاشیه جنوبی دریای خزر مورد بحث قرار می‏ گیرد. این حوضه سالیانه شاهد وقوع سیلاب‏ های مخرب بوده و متعاقبا صدمات جانی و مالی بوده است. یافته های این پژوهش برای برآورد سیلاب حوضه و متعاقبا طراحی سازه ‏های کنترل سیلاب استفاده می ‏شود. تعداد 61 ایستگاه آب سنجی واقع در این منطقه در ‏نظر گرفته شده، مشخصات فیزیکی، اقلیمی و هیدرولوژیک آن‏ ها شامل مساحت، محیط، ارتفاع کمینه، ارتفاع بیشینه، ارتفاع متوسط، شیب متوسط، طول آبراهه اصلی، شیب آبراهه اصلی، طول مستطیل معادل، عرض مستطیل معادل، عامل فرم، ضریب شکل، ضریب گراولیوس، ضریب گردی، ضریب فشردگی و بارش متوسط سالیانه تعیین شده است. طبق نتایج حاصل از آزمون تحلیل مولفه های اصلی از بین 16 پارامتر مورد بررسی، مساحت، ارتفاع متوسط، ضریب شکل و ضریب گراولیوس حوضه به همراه بارندگی متوسط حوضه به ‏عنوان مهمترین عوامل برای آزمون همگنی هستند. این عوامل به ‏عنوان ورودی سامانه فازی استفاده شد که منجر به تولید نواحی همگن شد. الگوریتم جستجوی موجودات هم ‏زیست برای بهینه ‏سازی این گروه های همگن و طی فرایند‏های تکراری به کار گرفته شد. در نهایت، عملکرد الگوریتم و صحت و سقم این نتایج به دست آمده با استفاده از آماره ناهمگنی گشتاور خطی ارزیابی شد. بدین ترتیب، تعداد 61 ناحیه اثر که بیانگر نواحی همگن برای هر یک از 61 حوضه مورد مطالعه است، به دست آمد. نتایج این مطالعه بیانگر کارایی روش پیشنهادی در تعیین ناحیه اثر حوزه‏ های آبخیز منطقه دارد. پراکنش جغرافیایی ناحیه اثر ایستگاه‏ ها (ایستگاه‏ های همگن با ایستگاه هدف) نشان می ‏دهد که مجاورت جغرافیایی الزاما دلالت بر همگنی حوضه‏ ها ندارد.
    کلید واژگان: الگوریتم فرا ابتکاری, بهینه سازی, تحلیل منطقه‏ای سیلاب, روش ناحیه اثر, شباهت حوضه}
    Sattar Chavoshi *
    Metaheuristic algorithms have been increasingly used in different fields. The application of these algorithms for identifying and modelling natural phenomena such as flood and drought in terms of complexity and non-linear interactions can be considered as their capability in hydrology. In this paper, Symbiotic Organism Search (SOS) algorithm was first introduced, then its application in tuning fuzzy expert system, aiming to find the region of influence area of hydrometric stations in the Southern Caspian Sea Basin. This basin has regularly experienced flood events, causing human loss and properties damages every year. The outcome of this research is used to estimate floods, and subsequently, to design flood control structures. A total of 61 hydrometric stations were selected in the study area and their physical, climatic and hydrologic characteristics including area, perimeter, minimum elevation, maximum elevation, mean slope, stream length, slope of main stream, equivalent rectangle length, equivalent rectangle width, form factor, shape coefficient, Gravelious factor, round coefficient, and mean annual precipitation were determined. Results indicated that out of 16 parameters, area, mean elevation, form factor, Gravelious factor, and mean annual rainfall, were the most significant parameters in relation to flood by employing the SOS. These variables were used as the input variables into the fuzzy system and SOS algorithm to tune the fuzzy system. Finally, the efficiency of the SOS algorithm was evaluated using the linear torque heterogeneity statistic. Therefore, 61 influence areas were determined that show homogenous areas in 61 watersheds. Results indicated the performance of SOS in determining region of influence of the sub-basins in the study area. In addition, the geographical vicinity is not a suitable criterion for finding homogenous areas.
    Keywords: Catchment similarity, Meta-heuristic Algorithm, optimization, Region of Influence, Regional flood frequency analysis}
  • فریبا دستجردی، مریم آذرخشی*، مهدی بشیری

    برای مدیریت و برنامه ریزی صحیح منابع آب باید اطلاع دقیقی از دبی خروجی حوزه داشت. در بسیاری از حوزه های آبخیز ایستگاه هیدرومتری وجود ندارد، بنابراین از مدل های مختلف برای شبیه سازی دبی در حوزه های فاقد آمار استفاده می شود. انتخاب مدل مناسب برای شبیه سازی بارش - رواناب بستگی به هدف مدل سازی و اطلاعات موجود دارد. در این تحقیق از مدل های مفهومی AWBM و SimHyd و مدل های شبکه ی عصبی MLP وRBF (با توجه به نیاز کمتر به داده های اندازه گیری شده) جهت شبیه سازی فرایند بارش - رواناب در حوزه بار اریه نیشابور استفاده شد. طول دوره آماری مورد استفاده 30 سال (1391-1362) و طول دوره واسنجی و اعتبار سنجی به ترتیب 5 و 7 سال انتخاب شد. برای شبیه سازی رواناب از نرم افزارهای RRL و SPSS استفاده شد. برای ارزیابی کارآیی مدل ها از ضریب نش-ساتکلیف (ENS)، ضریب تبیین(R2) و ریشه میانگین مربعات خطا (RMSE) استفاده شد. نتایج نشان داد مدل های هیدرولوژیکی بهتر از مدل های شبکه عصبی فرآیند بارش- رواناب حوزه بار اریه را شبیه سازی می کنند. از بین مدل های ذکر شده، مدل  SimHydبا ضریب نش-ساتکلیف، ضریب تبیین و ریشه میانگین مربعات خطا به ترتیب 63/0، 8/0 و 02/0 در دوره واسنجی و 54/0، 74/0 و 08/0 در دوره اعتبار سنجی نسبت به سایر مدل های مورد استفاده در این تحقیق کارآیی بهتری داشته است. نتایج نشان داد بهینه ساز چند آغازه روزنبروک در مدل های هیدرولوژیکی و تابع تانژانت هیپربولیک در شبکه عصبی نسبت به سایر بهینه سازها عملکرد دقیق تری دارند. همچنین مدل های مورد استفاده، مقادیر کمینه و متوسط جریان را با دقت قابل قبولی شبیه سازی کردند. اما شبیه سازی مقادیر اوج جریان به خوبی صورت نگرفت. زیرا این مدل ها نوع و شدت بارش، زمان تاخیر ناشی از ذوب برف و زمان تمرکز حوزه را در نظر نمی گیرند.

    کلید واژگان: اعتبار سنجی, بار اریه, شبیه سازی, مدل مفهومی, واسنجی}
    Fariba Dastjerdi, Maryam Azarakhshi *, Mahdi Bashiri

    For suitable programming and management of water resources, access to perfect information from the discharge at the watershed outlet is essential. In most watersheds, the hydrometric station is not available; then, different models are used to simulate the discharge within watersheds without data. The selection of preferred model for rainfall- runoff simulation depends to the purpose of modeling and available data. In this research the conceptual rainfall- runoff models, SimHyd and AWBM and neural network models, MLP and RBF (by regard the less need to measured data) were used to model of rainfall- runoff process in Bar-Aryeh watershed of Nishabur. The length of data was 30 years (1983-2012) and the length of calibration and validation periods was 5 and 7 years, respectively. RRL and SPSS programs software were used for simulation of runoff. Nash - Sutcliff (ENS), coefficient of determination (R2), the root mean square error (RMSE) used to evaluate the models. Results showed that hydrological models simulate rainfall- runoff process in Bar Aryeh watershed of Neyshabur better than neural network models. Between mentioned models, the SimHyd with ENS, R2 and RMSE equal to 0.632, 0.8 and 0.02 respectively in the calibration period and 0.541, 0.74 and 0.08 in the validation period has better performance than other models which used in this research. The results showed that the Rosenbrock's search optimizer for the hydrological models and the function of tangent hyperbolic for the neural network models have more accurate operations than other optimizers. In addition, used models simulate the minimum and average values of the flow with an acceptable accuracy but the simulation of maximum values did not do well. Because these models do not regard the type and intensity of precipitation, lag time from snowmelt and concentration time of watershed.

    Keywords: Bar-Aryeh, Optimization, simulation, ‎conceptual model, calibration, validation}
  • سارا حشمتی*، مریم حافظ پرست، فاطمه سلیمی مستعلی

    توسعه کشاورزی، صنعتی، عمرانی و خدمات شهری بستگی به میزان آب قابل استفاده دارد. به‏ همین دلیل صنعت آب در زمره صنایع مادر به ‏حساب می‏آید. با این وجود، در بسیاری از کشور ها، به ‏ویژه کشور های در حال توسعه این صنعت با مشکلاتی چون کمبود آب، آلودگی و افزایش خسارات ناشی از سیل مواجه است. بنابراین در کشور هایی مانند ایران که با کمبود ‏آب مواجه می‏باشد، توجه به کلیه منابع ‏آبی از اهمیت بالایی برخوردار است. مدیریت یکپارچه منابع آب، یک فرآیند سیستماتیک برای توسعه‏ پایدار، تخصیص و پایش منابع ‏آبی است، که برای اهداف اجتماعی، اقتصادی و زیست‏محیطی استفاده می‏شود. هدف از این تحقیق بررسی امکان احداث سد مخزنی هرسین در فاصله 45 کیلومتری شهر کرمانشاه، بر روی رودخانه بابا زید به‏ منظور مهار و ذخیره‏سازی جریان‏ های سطحی و زیر زمینی است. جهت انجام تحقیق مد نظر، شبیه سازی سد هرسین به کمک نرم افزار و ویپ با استفاده از آمار 42 ساله صورت گرفت. همچنین شاخص های پایداری منابع آب با استفاده از خروجی مدل ویپ در محیط اکسل محاسبه گردید. نیاز های آبی مد نظر این حوضه شامل کشاورزی، زیست محیطی، شرب و صنعت است. نتایج نشان داد که مقادیر کمبود سالانه آب شرب حدود 74/1، کشاورزی 2/14، زیست محیطی 04/6، صنعت 4/0 درصد هستند. درصد کمبود سالانه اراضی کشاورزی در بعضی فصول قابل توجه است.

    کلید واژگان: بهینه سازی, حوضه گاماسیاب, سد هرسین, شاخص های پایداری, شبیه سازی}
    Sara Heshmati*, Maryam hafez paarst, Fatemeh salimi Mastali

    Water availability significantly affects development of agriculture, industry and urban services. Thus, the water industry is among the fundamental industries. Yet, most countries, especially developing countries, are suffering from water deficit, water pollution and flood hazards.  These problems are more severe in Iran due to improper management of water resources. Integrated water management is a systematic process for sustainable development and water monitoring which considers socioeconomic and environmental needs. The objective of this study was to evaluate the capability of Harsin dam reservoir on Babazaid River, located 45 km east of Kermanshah, Iran for storage of surface water and groundwater recharge. Water productivity and the results of simulation were analyzed through LINGO and WEAP software using 42 years’ data. Water sustainability index was also calculated via the WEP model and Excel while taking into account the water needs of agriculture, environment and urban supply. The results indicated that the annual water deficit for urban supply, agriculture, environment and industry were 1.74, 14.2, 6.04 and 0.4%, respectively. The water need for agriculture sector in summer was considerable.

    Keywords: Optimization, Simulation, Sustainable Environment, Harsin Dam}
  • فاطمه موجودی، امیرحسین حمیدیان *، نورالدین گودرزیان، سهیل ایگدری
    آلودگی آب به فلزات سنگین به لحاظ مخاطرات آن برای سلامت انسان، به عنوان یک مشکل بهداشتی جدی در جهان مطرح است. از این رو حذف این آلاینده ها از محیطهای آلوده حائز اهمیت است. در مطالعه حاضر نانوکامپوزیت کربنی از گرافن اکساید و کربن فعال تهیه شده از زائدات لیگنوسلولزی ساخته شد و سپس شرایط بهینه حذف سرب توسط آن به روش تاگوچی مورد بررسی قرار گرفت و اثر 4 عامل موثر بر جذب، شامل دوزهای مختلف جاذب، مقادیر مختلف pH، غلظت های اولیه و زمانهای تماس متفاوت در 5 سطح بررسی شد. عدد یدی نانوکامپوزیت فوق 920 میلی گرم بر گرم تعیین شد. حداکثر راندمان حذف سرب توسط نانوکامپوزیت کربنی، در شرایط دوز 5/0 گرم بر لیتر جاذب، 6pH=، غلظت اولیه سرب 50 میلی گرم بر لیتر و زمان تماس 60 دقیقه به دست آمد. بر اساس نتایج به دست آمده، نانوکامپوزیت ساخته شده در تحقیق حاضر، از قابلیت بالایی در حذف سرب از محلول آبی برخوردار است و می توان به عنوان یک جاذب ارزان، برای تصفیه پساب های آلوده به سرب پیشنهاد گردد.
    کلید واژگان: نانوکامپوزیت کربنی, بهینه سازی, تاگوچی, حذف سرب}
    fatemeh mojoudi, Amir Hossein Hamidian *, Nooredin Goodarzian, Soheil Eagderi
    Water pollution with heavy metals is considered as a serious health problem in terms of human health risks. Therefore, it is important to remove these contaminants from polluted environments. In present study, a carbon nanocomposite was made of graphene oxide and activated carbon prepared from lignocellulosic waste and then optimum conditions for lead removal were investigated using Taguchi method and the effect of four effective factors on adsorption, including different adsorbent doses, pH values, initial concentrations and contact times were investigated at 5 levels. The iodine number of the nanocomposite was determined 920 mg/g. The maximum efficiency of lead removal by carbon nanocomposite was determined at a 0.5 g/L of adsorbent dose, pH=6, initial lead concentration of 50 mg/L and contact time=60 min. The produced nanocomposite in this study has a high potential for removal of lead from aqueous solution and can be proposed as a cheap absorbent for treatment of lead contaminated wastewater.
    Keywords: Carbon Nanocomposite, Optimization, Taguchi, Lead Removal}
  • افشین هنربخش*، مهدی پژوهش، مریم زنگی آبادی، مسلم حیدری
    در سال های اخیر روش های مختلف برای تعیین الگوی بهینه بهره برداری از منابع آب و خاک به کار رفته است. با توجه به اهمیت منابع طبیعی، مدیریت حوزه آبخیز از طریق اصلاح کاربری اراضی و استفاده صحیح از زمین ضروری است. اما برنامه ریزی خطی تک هدفه یک روش کارا در این مورد محسوب نمی شود. در این تحقیق روش چندهدفه برنامه ریزی آرمانی به کار رفته و مدل های بهینه استفاده از زمین در حوزه آبخیز چلگرد ارائه گردیده است. روش پیشنهادی مبتنی بر تعیین مساحت بهینه در کاربری های مختلف شمامل کشت دیم، مرتع، کشت آبی، باغات و بیشه ها و همچنین موقعیت مکانی بهینه آنها می باشد. در تحقیق حاضر دو مدل ارائه شده است. در این مدل ها حداکثر سود و حداقل فرسایش خاک به ترتیب در اولویت می باشند. همچنین محدودیت های مدل های فوق منابع تولید شامل آب و زمین و همچنین مسائل اقتصادی و اجتماعی است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که روش ارائه شده روشی کارآمد در بهینه سازی کاربری اراضی و توسعه پایدار منطقه بوده و می تواند موجب افزایش سود تا 97% و کاهش فرسایش تا 12% شود. همچنین نتایج نشان داد که در شرایط بهینه و در مدل 1، سطح اختصاص یافته به اراضی کشت دیم 33 درصد کاهش و سطح اراضی مرتعی، کشت آبی، باغات و بیشه ها به ترتیب 0، 9، 906 و 82 درصد افزایش و در مدل 2، سطح اختصاص یافته به اراضی کشت دیم 54 درصد کاهش و سطح اراضی مرتعی، کشت آبی، باغات و بیشه ها به ترتیب 1، 9، 906 و 82 درصد افزایش می یابد.
    کلید واژگان: بهینه سازی, برنامه ریزی آرمانی, تخصیص چند هدفه, کاربری اراضی}
    Afshin Honarbakhsh *, Mahdi Pajoohesh, Maryam Zangiabadi, Moslem Heydari
    In recent years, deferent methods for determination of optimal pattern of using water and soil resources have been applied. Due to importance of natural resources, watershed management through land use modification and correct application of land is necessary. However, single objective linear programming is not an efficient method in this matter. In this study, multi objective method of goal programming was applied and optimal models of land use were proposed in Chelgerd watershed. Suggestive procedure is based on optimum area determination in various land uses including, dry farming, rangeland, irrigated agriculture, gardens and forest plantation and also their optimum local position. In current research, two models have been proposed. In this models, maximization of benefit and minimization of soil erosion are in first priority respectively. More over limitations of mentioned models are production resources involving water and land as well as economic and social problems. Results obtained show that proposed method is an efficient method in land use optimization and sustainable area development and can increase benefit to 97% and decrease erosion to 12%, respectively. Also, the results indicated that under optimized condition, the area allocated to dry farming lands will decrease about 33% and the area of rangelands, irrigated agricultures, gardens and forest plantation will increase about 0%, 9%, 906% and 82% in model 1 and the area allocated to dry farming lands will decrease about 54% and the area of rangelands, irrigated agricultures, gardens and forest plantation will increase about 1%, 9%, 906% and 82% in model 2 respectively.
    Keywords: Goal Programming, Land Use, Multi Objective Allocation, Optimization}
  • سعید اکبری فرد، کورش قادری، مریم علیان نژاد *
    روندیابی سیل در رودخانه ها یکی از مهم ترین موارد در پروژه های مهندسی آب به حساب می آید. روندیابی هیدرولیکی مخصوصا در رودخانه های چند شاخه ای و رودخانه های فاقد آمار حوزه میانی بسیار متداول است، ولی به این منظور نیاز به تهیه مقاطع عرضی و تعیین شیب ها در کلیه بازه های رودخانه است که روش ماسکینگام با صرفه جویی در زمان هم میزان هزینه این امر را ممکن می سازد. در این مقاله، الگوریتم چرخه آب(WCA) برای برآورد پارامترهای مدل ماسکینگام غیرخطی پیشنهاد شده است. همچنین نتایج حاصل از الگوریتم مورد بررسی با نتایج روش های شناخته شده الگوریتم ژنتیک (GA)، الگوریتم گروه ذرات (PSO)، الگوریتم جستجوی هارمونی (HS) و الگوریتم رقابت استعماری (ICA) مقایسه شده است. در روش پیشنهادی، روش تابع جریمه غیر مستقیم در مدل برای جلوگیری از منفی شدن خروجی و ذخیره اعمال شده است. الگوریتم پیشنهادی بهینه سراسری یا نزدیک سراسری را بدون در نظر گرفتن مقادیر اولیه پارامترها با همگرایی سریع پیدا می کند. این الگوریتم در میان 5 روش مختلف بهترین راه حل را ارائه کرد. نتایج نشان داد که الگوریتم پیشنهادی می تواند با اطمینان خوبی به منظور برآورد مقادیر بهینه پارامترهای مدل ماسکینگام غیر خطی مورد استفاده قرار گیرد. علاوه بر این، این الگوریتم می تواند برای هر مسئله بهینه سازی پیوسته در مهندسی مورد استفاده قرار گیرد.
    کلید واژگان: روندیابی سیلاب, پارامترها, مدل هیدرولوژیک, بهینه سازی, الگوریتم چرخه آب}
    Saeid Akbarifard, Kourosh Qaderi, Maryam Alinnejad *
    Flood routing in river is one of important issues in water engineering projects. Hydraulic routing is common in especially in river that has branches and river that have not basin information. So as to need obtain cross section and slops in all interval of river that Muskingum helps by saving time and cost. In this paper, a Water Cycle Algorithm (WCA) is proposed for the parameter estimation of the nonlinear Muskingum model. The results of the developed model were compared with those of the other meta­heuristic algorithms including Genetic Algorithm (GA), Particle Swarm Optimization (PSO), Harmony Search Algorithm (HS) and Imperialist Competitive Algorithm (ICA). In the proposed technique, an indirect penalty function approach is imposed on the model to prevent negativity of outflows and storages. The proposed algorithm finds the global or near-global minimum regardless of the initial parameter values with fast convergence. The proposed algorithm found the best solution among 5 different methods. The results demonstrate that the proposed algorithm can be applied confidently to estimate optimal parameter values of the nonlinear Muskingum model. Moreover, this algorithm may be applicable to any continuous engineering optimization problems.
    Keywords: Flood routing, Parameters, Hydrologic models, Optimization}
  • مریم بیات ورکشی *، حمید زارع ابیانه، علی قدمی فیروز آبادی، ولی الله کریمی
    کمی نمودن و ارزیابی مدل های نفوذ آب به خاک در سامانه های حفاظت خاک، سامانه های آبیاری، پژوهش های هیدرولوژی، سامانه های مدیریت حوضه های آبخیز و آبخیزداری کاربرد دارد. هدف این پژوهش بررسی کارایی مدل های مختلف آماری و تجربی در برآورد نفوذ آب به خاک در دو خاک شخم خورده و شخم نخورده در اراضی شالیزاری مرکز ترویج و توسعه تکنولوژی هراز استان مازندران است. مقدار نفوذ با استفاده از استوانه های دوگانه اندازه گیری و با مدل های نفوذ کوستیاکوف، کوستیاکوف-لوییز، فیلیپ، هورتون و سازمان حفاظت خاک آمریکا (SCS) مقایسه گردید. نتایج نشان داد سرعت نهایی نفوذ در خاک شخم نخورده 12/0 و در خاک شخم خورده 21/0 سانتی متر بر دقیقه بود. مقایسه مقدار نفوذ برآوردی از هر یک از مدل ها با مقادیر واقعی نشان داد که میانگین شاخص خطاسنجی مجذور میانگین مربعات خطای نرمال (NRMSE) در خاک شخم خورده و شخم نخورده به ترتیب 53/21 و 45/6 درصد به دست آمد. انجام فرآیند بهینه سازی ضرایب مدل های نفوذ در محیط Solver Excel، سبب بهبود کار و کاهش مقادیر شاخص فوق به ترتیب به 48/2 و 9/1 درصد شد. هم چنین برازش مدل های مختلف نفوذ پس از انجام فرآیند بهینه سازی ضرایب نشان داد در هر دو خاک شخم نخورده و شخم خورده مدل SCS برآوردهای بهتری در مقایسه با سایر مدل ها داشتند. به طوری که شکل کلی مدل SCS برای خاک شخم نخورده I=0.8459t1.0417 +0.6985 و برای خاک شخم خورده I=0.891t1.026 +0.6985 به دست آمد. در مجموع می توان اظهار داشت برازش مدل های فیزیکی و تجربی این مطالعه بر خاک های مناطق شالیزاری مازندران دارای دقت خوبی بود. از دیگر نتایج این پژوهش مناسب تر بودن نتایج در خاک شخم نخورده براساس شاخص NRMSEبود. لذا می توان چنین روشی را در اراضی شالیزاری، استفاده نمود.
    کلید واژگان: بهینه سازی, کوستیاکوف, لوییز, مازنداران, مدل SCS, نفوذپذیری}
    Maryam Bayatvarkeshi *, Hamid Zareabyaneh, Ali Ghadami Firouzabadi, Valiollah Karimi

    Abstract: (91 Views)
    Quantitation and evaluation of infiltration models are used in soil conservation, irrigation systems, hydrology investigations, watershed and watershed management systems. The purpose of this study was to estimate the infiltration by using statistical and experimental various models in two soils of plowed and without plowed in Haraz Technology and Development center paddy fields of Mazandaran province. The infiltration value was measured by the double rings in plowed and without plowed soils and then was compared with Kostiakov, Kostiakov-Lewis, Philippe, Horton and Soil Conservation Service (SCS) models. The results showed that the final infiltration rate in plowed and not plowed soils were 0.12 and 0.21 cm/min, respectively. The comparison of the estimated infiltration from each of the models with real amounts was done by the average normal root mean square error (NRMSE). The results showed that NRMSE values in plowed and not plowed soils were 21.53 and 6.45 %, respectively. With optimization of models in Solver Excel, amount of NRMSE reduced to 2.48 and 1.9%, respectively. Also according to comparison of infiltration models in both plowed and not plowed soils, the SCS and Kostiakov-Lewis models showed better fits than other models. So that, SCS model for not plowed soil was I=0.8459t1.0417 .6985 and for plowed soil was I=0.891t1.026 .6985. In general, could be said that fitting of physical and empirical models had good accuracy on Mazandaran paddy fields. Another finding of this study was the better results in the plowed soil based on NRMSE. Therefore, this method can use in paddy fields.
    Keywords: Optimization, Kostiakov, Lowis, Mazandaran, SCS, Infiltration}
  • امیرحسین پارسامهر*، زهرا خسروانی
    استحصال آب باران یکی از مهمترین تکنیک های جمع آوری آب است و چنانچه رواناب حاصل از آن، جمع آوری و مورد استفاده قرار گیرد، باعث صرفه جویی در مصرف آب و مدیریت بهینه آن خواهد شد. هدف از این تحقیق بررسی پتانسیل استحصال آب باران از سطوح بام ساختمان ها و ارزیابی اقتصادی آن در دانشگاه فسا است. برای این منظور از داده های روزانه بارش30 ساله (1395-1366) ایستگاه سینوپتیک فسا و به تفکیک هر ماه استفاده شد. پس از بررسی داده ها از لحاظ صحت و همگنی، سری زمانی مذکور بر توابع مختلف آماری برازش داده شدند و پس از انتخاب بهترین تابع توزیع با توجه به حداقل بودن مجموع مربعات باقیمانده، میزان بارش روزانه با دوره بازگشت 2 ساله محاسبه گردید. در ادامه با استفاده از معادلات مربوطه و پارامترهای موجود، حجم مورد نیاز مخزن جهت ذخیره آب قابل استحصال تعیین شد. در نهایت زمان بازگشت سرمایه و اقتصادی بودن طرح، با استفاده از معادله ارزش خالص فعلی مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد بیشترین حجم آبی که در یک رخداد بارش روزانه، قابل استحصال است، مربوط به ماه بهمن و به مقدار 6/24 متر مکعب است. بنابراین با توجه به هدف مورد نظر، نیازمند مخازنی جهت ذخیره حداقل 6/24 متر مکعب آب قابل استحصال هستیم. همچنین نتایج معادلات اقتصادی نشان داد که بازگشت سرمایه اولیه 250 میلیون ریالی در سال ششم اتفاق می افتد.
    کلید واژگان: ارزش خالص فعلی, استحصال آب, بهینه سازی, توجیه اقتصادی}
    Amir Hosein Parsamehr *, Zahra Khosravani
    Rainwater harvesting is one of the most important techniques for collecting water. Harvesting and using rainfall runoff can help with better management of water resources. The purpose of this study was investigating the economy and potential of rainwater harvesting from the rooftops in Fasa University. Daily rainfall data for 30 years (1987-2016) at the Fasa station was collected and used to create monthly statistics. After analyzing the data in terms of accuracy and homogeneity, time series data were fitted to the different functions. After selecting the best distribution function with respect to the residual sum of squares, daily rainfall on 2 return periods was calculated. Using empirical equations and available parameters, the volume of the reservoir needed to store the harvestable water was determined. Finally, using the net present value, the time of return on capital and the economics of the project were studied. The results showed that the maximum volumes of water that can be harvested in daily precipitation is 24.6 m3, occurring in February. Therefore, according to the purpose and the selected method, we need reservoirs to store 24.6 cubic meters of harvested water. Also, the results of economic analyses showed that the return on investment of 250 million Rials occurred in the 6th year. Therefore, it is suggested that this project be implemented as a technical and economic plan at Fasa University.
    Keywords: Net present value, Water harvesting, Optimization, Economic justification}
  • ناصر گنجی خرمدل، فاطمه کیخایی
    به منظور مدیریت کارا و موثر منابع آب زیرزمینی، برای کاهش حفر چاه های نمونه برداری که پر هزینه هستند، شبکه های پایشیکه به طور مناسبی طراحی شده باشند، می توانند به عنوان یک گزینه در نظر گرفته شوند. با استفاده از روش های بهینه سازی عددی، معضل به دست آوردن اطلاعات کمی و کیفی با حداقل تعداد چاه ها و نقاط نمونه برداری را می توان مرتفع نمود. برای پایش یک سیستم آبخوان، حفر یک شبکه از چاه های پایش نیاز است که این امر پرهزینه و پیچیده می باشد. در سال های اخیر طراحی این شبکه به طوری که کارآمد و در عین حال کم هزینه باشد به یک چالش تبدیل شده است. به منظور کاهش هزینه، سیستم های پایشی مورد توجه اند که در شرایط حداقل تعداد نقاط نمونه برداری، حداکثر دسترسی به داده های مناسب را داشته باشند. تکنیک های بهینه سازی فوق ابتکاری در این زمینه پتانسیل کاربرد بالایی را دارا هستند. در این مقاله منطقه ای از شمال ایران انتخاب شده تا توانایی الگوریتم ژنتیک (GA) ترکیب شده با کریجینگ و الگوریتم اجزای جمعی (PSO)، جهت بهینه سازی شبکه مقایسه و ارزیابی گردند، با این شرط که تعداد چاه های پایش طوری کاهش یابدکه تا حد امکان از کیفیت داده ها کاسته نشود. نتایج بهینه سازی نشان داد که در آبخوان آستانه-کوچصفهان تعداد چاه های مشاهده ای می تواند به اندازه 26 درصد (57 به 42 چاه)، کاهش داده شود، بدون اینکه فقدان داده ای محسوسی ایجاد شود. مقادیر جذر میانگین مربعات خطا RMSE)) برای شبکه بهینه سازی به روش GA و PSO به ترتیب برابر 2025/0 و3222/0 متر محاسبه شد. مقایسه مقادیر RMSE روش GA جهت بهینه سازی نهایی توصیه می شود.
    کلید واژگان: الگوریتم ژنتیک, الگوریتم اجزای جمعی, آب زیرزمینی, بهینه سازی, شبکه پایش سطح ایستابی, دشت آستانه, کوچصفهان}
    Naser Ganji Khorramdel, Fatemeh Keykhaei
    Well designed monitoring networks are essential for the effective management of groundwater resources but the costs of monitoring well installations and sampling can prove prohibitive. The challenge is to obtain adequate water quality and quantity information with a minimum number of wells and sampling points, a task that can be approached objectively and effectively using numerical optimization methods. Unfortunately, aquifer systems tend to be complex and monitoring can be very expensive, particularly when it requires the installation of a dedicated network of monitoring wells. In recent years, the challenge has been to design monitoring networks that are both efficient and cost effective. With regards to groundwater monitoring systems, where the challenge is to maximize the availability of good quality data while minimizing the number of sampling sites and thereby limiting costs, optimization techniques clearly have a potentially valuable application. In this paper we use a site in northern Iran to test the ability of GA, when used in combination with Kriging, in comparison with PSO to lower the cost of a monitoring network by reducing the number of monitoring wells without compromising the quality of the interpolated data. The results of the optimization showed that the number of observation wells in the Astaneh aquifer monitoring network could be reduced by 26% from 57 to 42 without a significant loss of information. The root mean square error (RMSE) for the final optimized network in GA was 0.2025 m, that in PSO 0.3222 m. A comparison of RMSE values determined using the GA algorithm with those calculated using PSO algorithm technique showed good agreement and provides strong support for more efficient GA approach.
    Keywords: Astane, Koochesfahan Plain, Genetic Algorithm, Groundwater Monitoring network, Optimization}
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