فهرست مطالب
مجله تحقیقات منابع آب ایران
سال ششم شماره 1 (پیاپی 16، بهار 1389)
- تاریخ انتشار: 1389/02/02
- تعداد عناوین: 9
-
- مقالات علمی- پژوهشی
-
صفحه 1الگوریتم جامعه مورچه ها یک روش تکاملی جدید می باشد که برای حل مسائل بهینه سازی معرفی گردیده است. ماهیت این الگوریتم که بر اساس جستجوی غذا توسط مورچه ها استوار شده است، شرایط محیط جستجوی گسسته را به این روش دیکته می نماید. اما بسیاری از مسائل واقعی دنیای اطراف ما پیوسته می باشند و به کارگیری این الگوریتم درحل آنها نیازمند گسسته سازی فضای جستجوی پیوسته و تبدیل مساله پیوسته به مساله گسسته می باشد. معمولا تقسیم بندی بزرگ فضای جستجو موجب اثر منفی بر کیفیت جواب و گسسته سازی ریز موجب افزایش تلاش محاسباتی و بعضا کاهش کیفیت جواب می گردد. در این مقاله مکانیزم مناسبی به نام تظریف تطبیقی احتمالاتی (SAR)، جهت ارتقاء عملکرد الگوریتم مورچه ها و رسیدن به جواب هایی در حد جواب های بهینه پیوسته ارایه شده است. در این روش مساله بهینه سازی پیوسته با مجموعه ای از بهینه سازی های گسسته جایگزین می شود که در آن گسسته سازی حوزه متغیرهای تصمیم ابتدا به شکل یکنواخت و سپس در تکرارهای بعدی با استفاده از یک توزیع گوسی صورت می گیرد. مقادیر میانگین و انحراف معیار توزیع گوسی در هر تکرار با استفاده از مقادیر جواب بهینه در تکرار قبل محاسبه می شود. در این فرآیند فضاهای مجاور میانگین که احتمال قرار گرفتن جواب بهینه در آن بیشتر است، اهمیت بیشتری دارند و فضاهایی که دورتر از میانگین قرار دارند، سهم کمتری در تعریف فضای جستجوی گسسته ایفا می کنند. به این ترتیب در گسسته سازی جدید فضای جستجو، فاصله نقاط گسسته سازی (گزینه های تصمیم) در اطراف جواب بهینه یافته شده در جستجوی قبلی کمتر و در فاصله های دورتر از آن بیشتر خواهد بود. در این مقاله کاربرد سازوکار فوق در نمونه هایی از مسائل پیچیده ریاضی و منابع آب مورد آزمون قرار گرفته است و با نتایج نرم افزار LINGO (نسخه 8) و دیگر روش های موجود مقایسه شده است. نتایج نشان می دهند که سازوکار به کارگرفته شده اثر مثبتی در بهبود جواب های الگوریتم مورچه ها دارد و توانایی پیدا کردن نقاط نزدیک بهینه را با هزینه محاسباتی کم دارا است.
کلیدواژگان: بهینه سازی جامعه مورچه ها، تظریف تطبیقی احتمالاتی، بهره برداری مخازن سدها -
صفحه 15یکی از راه کارهای مقابله با مسائل و مشکلات مدیریت منابع آب و عدم توزیع زمانی و مکانی متناسب آن، استفاده بهینه از مخازن است. تکنیک های بهینه سازی در خلال چند دهه اخیر اهمیت زیادی در مدیریت و بهره برداری از سیستم پیچیده مخازن داشته اند. متخصصان منابع آب در سراسر دنیا برای حل مسائل منابع آب و بویژه مسئله بهره برداری مخازن با کمک فن آوری اطلاعات، کامپیوترهای جدید و افزایش سرعت محاسبات، روش ها و ابزار گوناگونی را برای بهینه سازی ابداع و مورد استفاده قرار داده اند. در این تحقیق نیز برای بهره برداری از مخازن چندگانه چندهدفه دشت تهران-کرج شامل سدهای لار، لتیان و کرج، نرم افزاری بر اساس روش برنامه ریزی خطی صحیح مختلط(MILP) توسعه داده شده است. انتخاب و توسعه روش MILP براساس مشخصات و خصوصیات مخازن موجود در محدوده مطالعاتی، دردسترس بودن داده ها و نوع و خصوصیات تابع اهداف و قیود مسئله مورد نظر بوده است. پیکربندی سیستم مورد نظر با استفاده از رویکرد مدل های شبکه جریان (گره و کمان) استفاده شده است. پیکربندی سیستم مورد نظر شامل منابع آبهای سطحی (سدهای لار، لتیان و کرج)، مصارف آب (مصارف شهری، کشاورزی، صنعتی و غیره) و ارتباط هیدرولیکی و فیزیکی بین منابع و مصارف می باشد. برای حل این مسئله می بایست فرمول بندی تابع اهداف، قیود، تبدیل روابط غیرخطی به رابطه های خطی و اولویت ها و جرائم در هر گره و کمان مشخص شود. در این تحقیق یک نرم افزار جامع که شامل رابط گرافیکی کاربر(GUI)، بانک اطلاعاتی، قسمت حل مسائل و قسمت نمایش دهنده تجزیه و تحلیل نتایج بصورت جداول و نمودار برای بهینه سازی مخازن چندگانه چندهدفه توسعه داده شده است. نتایج این تحقیق نشان می دهند که نرم افزار توسعه یافته مدل مناسبی برای استخراج قوانین بهره برداری در ناحیه مورد مطالعه می باشد. نتایج حاکی از آن هستند که تخصیص منابع به مصارف با استفاده از این روش در محدوده مورد مطالعه دارای عملکرد بسیار بهتری نسبت به مدل برنامه ریزی خطی(LP) و دوره تاریخی مدنظر می باشند.
کلیدواژگان: بهره برداری از مخازن، MILP، دشت تهران، مدل سازی -
صفحه 28ایران به دلیل واقع شدن در اقلیم خشک و نیمه خشک و همچنین با رشد روزافزون مصارف آب، در سالهای آتی با خطر بروز بحران آب مواجه می باشد. لذا برای مقابله با آن می بایست نسبت به انواع مصرف آب با حساسیت بیشتری برخورد شود. از جمله این مصارف، آب مجازی است. آبی که در فرآیند تولید کالاها به کار می رود، آب مجازی نامیده می شود که بخشی از آن نیز در محصول نگه داشته شده است. وقتی کالاها به بازارهای جهانی وارد می شوند، تجارت آب مجازی اتفاق می افتد. انتظار می رود که تجارت آب مجازی، مصرف آب را در سطح ملی و بین المللی به دلیل استفاده کاراتر و تخصصی تر از آب، کاهش دهد. امروزه مفهوم آب مجازی یکی از موضوعات مهم در مدیریت منابع آب به شمار می رود. در این مطالعه وضعیت سازگاری مفهوم آب مجازی در ایران بررسی شده است. به این منظور روشی برای کمی سازی و ارزیابی آب نهفته در صادرات و واردات محصولات کشاورزی طی سال های 1385-1375 در ایران ارائه شده است. یافته ها نشان می دهد که طی سال های مورد بررسی، در ایران تراز تجارت آب مجازی، منفی و ایران به واردکننده آب مجازی تبدیل گردیده است.
کلیدواژگان: آب مجازی، قابلیت سازگاری، محصولات کشاورزی، ایران -
صفحه 40منطق فازی به عنوان یک ابزار انعطاف پذیرکه قابلیت استفاده در بسیاری از سامانه ها را دارد، جهت ارائه و توسعه یک تکنیک جدید برای تخمین و بازسازی داده های بارندگی بکار گرفته شده است. تکنیک مبتنی بر منطق فازی، بارندگی هر نقطه را با توجه به داده های موجود در ایستگاه های هواشناسی مجاور و درجه تاثیر ایستگاه ها بر مبنای تغییر طول و عرض جغرافیایی و ارتفاع تخمین می زند. این کار با ارائه دو تابع عضویت فازی اختلاف فاصله و ارتفاع انجام شد. هرکدام از این توابع خود ترکیبی از چهار مجموعه فازی با اشکال مثلثی و ذوزنقه ای با همپوشانی جزئی بوده، که منجر به ایجاد 16 قانون فازی گردید. برای محاسبه وزن و ضریب هر ایستگاه نیز حداقل 2 و حداکثر 4 قانون فعال شد. این تکنیک با استفاده از 48 ایستگاه هواشناسی در کل استان خراسان بزرگ آزمون شده و نتایج حاصل از آن با روش عکس فاصله و روش میانگین گیری مقایسه گردید. نتایج حاصله حداقل خطا را برای تکنیک فازی بدست داد. به طوریکه متوسط خطای مطلق و انحراف نتایج مدل در تکنیک فازی کمتر از دو روش دیگر و روش عکس فاصله کمتر از روش میانگین گیری می باشد. همچنین تاثیر تعداد ایستگاه ها بر نتایج روش های مختلف مورد بررسی قرار گرفت، که نهایتا استفاده از چهار ایستگاه، بهترین نتایج را در مدل فازی بدست داد.
کلیدواژگان: مدل فازی، قوانین فازی، داده های بارندگی، روش میانگین گیری، روش عکس فاصله -
صفحه 52برازش توزیع های احتمالاتی مناسب بر عناصر اقلیمی نظیر بارش قادر است نوع توزیع و فراسنج های شکل و مقیاس مربوط را برآورد نماید. در تحقیق حاضر با استفاده از داده های ماهانه 51 ایستگاه سینوپتیک، کلیماتولوژی و باران سنجی طی دوره 1961-2005، مربوط به سازمان هواشناسی کل کشور و آب منطقه ای استان گلستان، توزیع احتمال، فراسنج شکل و فراسنج مقیاس سری های زمانی بارش هر ایستگاه برآورد و توزیع مکانی آن در پهنه استان گلستان به روش آماری ترسیمی تحلیل شده است.
نتایج حاصل از تحقیق حاضر نشان دادند که توزیع احتمالات بارش فصل بارانی (اکتبر تا مارس) ایستگاه های استان غالبا از توزیع گاما تبعیت می کند. طی فصل کم باران (آوریل تا سپتامبر)، توزیع نیمه نرمال و نمایی، برازش بهتری بر بارش ماهانه دارد. با توجه به توزیع برازنده بر مشاهدات و نیز بر پایه روش های رایج، فراسنج های شکل و مقیاس برای بارش محاسبه شدند. براساس این فراسنج ها، عموما هم در نواحی کم باران و هم نواحی پرباران، چولگی مثبت مشخصه بارز توزیع احتمال است. با این وصف، نواحی پربارش مقدار افزون بارش خود را از دفعات بیشتر بارندگی دریافت می دارند و ضریب تعیین بارش و فراسنج شکل بسیار کم و حدود 19 درصد است. فراسنج مقیاس رابطه قوی تری با میزان بارندگی دارد. حدود 40 درصد از تغییرات بارش با تغییرات فراسنج مقیاس توجیه می شود. در واقع، نواحی پرباران از تنوع مقدار بارش برخوردارند.
با توجه به توزیع احتمال برازنده بر هر ایستگاه و نیز بر پایه چندک های بارندگی، مقادیر بارش برای صدک 25 (خشکسالی) و 75 (ترسالی) برآورد و ناهنجاری های مربوط محاسبه گردید. نتایج حاصل از این بخش نشان دادند که مقادیر فرین بارندگی در منطقه جنوبی دامنه بالاتری را نسبت به منطقه نیمه خشک شمالی استان تجربه می کند. چرا که ترسالی ها و خشکسالی ها دراین بخش از استان نمایان تر عمل می کنند. این وضعیت، تفسیری از بزرگی فراسنج مقیاس به شمار می آید.
کلیدواژگان: فراسنج شکل، فراسنج مقیاس، توزیع های احتمالی، بارش، استان گلستان -
صفحه 64ایجاد رواناب و بروز فرسایش خاک باعث شسته شدن مواد غذایی و ماده آلی خاک و کاهش حاصل خیزی آن می شود. بنابراین آگاهی از میزان تغییرات و نحوه انتقال ماده آلی توسط جریان از اهمیت ویژه ای برخوردار است. از این رو تحقیق حاضر به منظور بررسی ارتباط بین دبی آب و ماده آلی در حوزه آبخیز جنگلی آموزشی کجور با مساحت 13263 هکتار از طریق اندازه گیری و نمونه برداری در مقیاس روزانه و رگبار و هم چنین با توجه به برداشت شن و ماسه در بخش خروجی حوزه آبخیز انجام پذیرفت. اندازه گیری سرعت آب به منظور تعیین دبی با استفاده از مولینه و در مواقع سیلابی به وسیله جسم شناور صورت گرفت. برداشت نمونه آب و رسوب به روش انتگراسیون عمقی و تعیین مقدار ماده آلی با استفاده از روش سوزاندن انجام شد. رابطه بین دبی و ماده آلی در دوره مورد مطالعه با استفاده از رگرسیون دو متغیره و آماره های مختلف بررسی شد. نتایج حاصل از تحقیق موید تغییرپذیری ارتباط بین مقدار ماده آلی با دبی و عدم هم سویی این تغییرات بوده است.
کلیدواژگان: حوزه آبخیز، دبی، رگرسیون دو متغیره، ماده آلی - یادداشت فنی
-
صفحه 72طرح های مقابله با خشکسالی از اصلی ترین اقدامات برای تسکین اثرات سوء خشکسالی می باشند. اما تعریف صحیح معرف ها و محرک ها نقش کاملا تعیین کننده ای در موفقیت این طرح ها دارند، تا به استناد آنها نسبت به شروع اقدامات مدیریتی جهت کاهش مصرف آب، شدت و مدت آنها تصمیم گیری شود. در توسعه معرف ها و محرک ها، نکات مهمی مانند انتخاب نوع و تعداد معرف ها متناسب با اهداف طرح، نحوه ترکیب، سازگاری مکانی و زمانی و ویژگی های آماری آنها باید دخالت داده شوند. این مقاله ضمن پرداختن به این موارد، نقاط ضعف و قوت معرف ها ارائه می دهد و در نهایت نیز به اهمیت دخیل کردن دستگاه های اجرایی مرتبط با خشکسالی ها تاکید دارد.
کلیدواژگان: خشکسالی، معرف، محرک، مدیریت آب -
صفحه 92
- مقاله انگلیسی
-
Page 1The Algorithm of the Ant Colony Optimisation (ACO) is basically developed and used for discrete optimization problems. However many real engineering problems such as reservoir operation problems are of a continuous nature and using ant based algorithms on such problems requires discretisation of the decision variables. An adaptive refinement mechanism is suggested in this paper to improve the performance of ant algorithms in solving continuous optimization problems. This is an iterative method starting with a uniform discretisation of the search space. A Gaussian distribution is used for discretisation of the decision variables in the subsequent iterations. The average and standard deviation of the Gaussian distribution is computed in each iteration using the optimal solution obtained in the previous iterations. The proposed mechanism was used to solve some benchmark function optimization problems and a reservoir operation problem. The results indicated the efficiency and effectiveness of the proposed method to improve the performance of the ant algorithms for continuous optimization problems.Keywords: Ant Colony Optimisation, Stochastic Adaptive Refinement, Reservoir Operation
-
Page 15One of the best ways to deal with water resources management problems and the unwanted temporal and spatial distribution of water is the optimal operation of reservoirs. Optimization techniques have become increasingly important over the last three decades in the management and operation of complex reservoir systems. In recent years the water resource experts have benefited from many hardware and software advances and used different kinds of tools and methods for optimization. In this research a software is developed based on the Mixed Integer Linear Programming (NIILP) for optimal use of the multiobjective multireservoir system of the Tehran-Karaj plane. The MILP method is selected due to the characteristics of the reservoir system, the availability of data, and the objectives and constraints. The topology of the system is designed based on the network flow optimization approach. The topology includes the water resources (Lar, Latian, and Karaj reservoirs), the water consumers (i.e. domestic, agriculture, industrial), and the hydraulic connections. The objective function, constraints, and piecewise linear of nonlinear relationships were formulated and the penalties and the priorities in each branch and bound were introduced. The software includes GUI, a database, a solver, spreadsheets and graphical output analysis. The results of this research indicated that the developed software is a suitable model for deriving operational rules in the system under study. Results also show that using this model for management and operation of the water resources system in the Tehran-Karaj plain result in a better allocation of water to the consumer compared to the LP model and historical operations.Keywords: Reservoir Operation, Mixed Integer Linear Programming (MILP), Tehran Plain, Modeling
-
Page 28The water crisis has become a serious issue in Iran in recent years due to the arid and semi arid nature of the country. The water issued in the production processes is called "Virtual Water", some of it remaines in the product. When these products enter the international markets, virtual water trade happens. Virtual water trade is expected to decrease water use in national and international levels due to the efficient and specialized use of water. Nowadays, the concept of virtual water is an important issue in water resource management. In this study, a method is introduced for quantification and evaluation of water hidden in the agricultural products exported from and imported to Iran during the period of 1996 to 2006. Results indicate that the imported virtual water was more than the exported portion and Iran can be called an importer of virtual water for the study period.Keywords: Virtual Water, Adaptive Capabilities, Agricultural Products, Iran
-
Page 40As a flexible tool that may be adapted to many systems, fuzzy logic was employed to develop a new technique for estimation of precipitation data. This fuzzy-based technique estimates precipitation for any point upon available data from the neighboring meteorological stations. The contributions of each station is weighed due to its differential longitudes, latitudes, and altitudes with respect to the point of interest. This was accomplished through two membership functions for distance and elevation. Each of these functions are composed of four fuzzy sets (triangular and trapezoidal shapes with partial overlaps), which in turn led to sixteen fuzzy rules. Computing weights for each station activates a minimum of two and a maximum of four rules. The technique was tested for Khorasan province in eastern Iran using the data from 48 meteorological stations. Finally, the results from the fuzzy-based technique are compared with the results of two other commonly used methods, namely simple average and inversed-distance. The results generally showed the minimum error for fuzzy technique. The minimum meanabsolute- error and the model deviation of the estimated values were found for the fuzzy-based technique. Inverseddistance and simple average methods showed higher values for these parameters. The role of the number of stations involved in the estimation process was also discussed. The optimal number of stations are found to be four.Keywords: Fuzzy model, Fuzzy rules, Precipitation data, Average method, Inversed, distance method
-
Page 52Some characters of time series probability distribution are described by shape and scale parameters. These parameters show skewness and kurtosis of probability distribution. Suitable fitting of probability distribution on climatic elements e.g. precipitation can estimate the related scale and shape parameters. In this paper based on daily data from 51 synoptic, climatologic, and rain gage stations in the Golestan province in the north of Iran, the suitable probability distribution have fitted and the shape and the scale parameters were estimated. In the next step the spatial distribution of these parameters were statistically-graphically analyzed. Results of this paper show that in the wet months (October to March) the probability distributions of precipitation are best described with the Gamma distribution. While in the dry months (April to September) the precipitation are fitted to Half Normal and Exponential distributions. Based on the common methods the shape and the scale parameters have been calculated. The positive skewness is the main character of the probability distribution shape both in wet and dry regions of the province. The wet regions however get their high precipitation from the frequent precipitation. In spite of this, the coefficient of precipitation and the shape parameter is low and about 19%. The scale parameter has a stronger relation with precipitation. Their common variance is about 40%. Based on the best fitted probability distribution and based on the precipitation quintiles, the 25 and 75 percentiles and their anomaly have been estimated. The results show a high range in extreme precipitation in the southern area of the Golestan province.Keywords: Scale Parameter, Shape Parameter, Probability Distribution, Precipitation, Golestan Province
-
Page 64Runoff generation and soil erosion wash out the nutrients and organic matter from the watershed and cause soil depletion. Information on organic matter loss variations is therefore very important. The present study was conducted in the Koujor Forest Watershed, with an area of 13263 ha, in order to develop the relationship between the flow discharge and the organic matter carried out by suspended sediments in that area. The study was conducted on daily and storm bases considering sand and gravel mining activities. The flow velocity was measured using current meters and floaters in normal and flood periods, respectively. The discharge is calculated accordingly. The suspended sediment and organic matter was respectively determined through sampling using the integration method and loss on ignition method. The relationship between the organic matter and the flow discharge in the study period was then assessed by applying the bivariate regression method supported by different statistical criteria. The results of the study verified the significant and inverse relationship between the variables under study.Keywords: Watershed, Discharge, Bivariate Regression, Organic Matter
-
Page 72Drought plans as the main measure to mitigate negative impacts of this natural disaster depend on indicators and triggers that characterize drought conditions and indicate time and type of the predefined responses. There are important issues in developing the relevant indicators and triggers; such as combining approach, temporal and spatial inconsistency and statistical incomparability of these indicators and triggers. Also these indicators should be selected with respect to the objectives of the plans. The main goal of this paper is to address such issues and also introduce the advantages and disadvantages of the referred indicators. Finally, the significant role of expert assessment to finalize the selected approach is highlighted and discussed.Keywords: Drought, Indicator, Trigger, Water Management
©2000-2024 magiran.com All Rights Reserved.