جواد ظهیری
-
با توجه به پیچیدگی پدیده های هیدرولیکی و رسوبی در رودخانه ها، امکان حل معادلات حاکم به روش های تحلیلی ممکن نیست و معمولا از روش های عددی استفاده می شود. هدف از مطالعه حاضر شبیه سازی هیدرولیک جریان و رسوب با نرم افزارCCHE2D در رودخانه کارون در بازه ملاثانی تا فارسیات است. در این مطالعه تاثیر ابعاد مش بندی و مدل های مختلف تلاطم بر دقت مدل سازی هیدرودینامیک جریان و نیز اثر معادلات مختلف رسوب بر روی تغییرات بستر رودخانه با استفاده از مدل CCHE2D موردبررسی قرار گرفته شده است. محدوده طرح موردمطالعه حدود 110 کیلومتر بوده که سه ایستگاه هیدرومتری در این بازه از رودخانه کارون قرارگرفته اند. ایستگاه های ملاثانی و فارسیات به عنوان شرایط مرزی در بالادست و پایین دست در نظر گرفته شدند و ایستگاه اهواز به عنوان ایستگاه شاهد جهت صحت سنجی مدل مورداستفاده قرار گرفت. شبیه سازی های صورت گرفته با استفاده از مدل CCHE2D نشان می دهد که توزیع لزجت گردابی در مئاندرها شدت بیشتری داشته که می تواند بر روند فرسایشی قوس خارجی، اثر مستقیم داشته باشد. بر اساس بررسی های انجام شده، حداکثر فرسایش و رسوب گذاری صورت گرفته در بالادست ایستگاه هیدرومتری اهواز و در محدوده های مئاندری رودخانه است. شدت فرسایش در بازه پایین دست ایستگاه اهواز به طرز چشمگیری کاهش داشته است. یکی از مهم ترین دلایل این مسئله کم بودن شیب بستر رودخانه در پایین دست رودخانه است. روند محاسبات، توزیع و الگوی پارامترهای جریان و رسوب توسط مدل CCHE2D از دقت قابل قبولی برخوردار است و می توان از این مدل برای سایر فرآیندها ازجمله تغییرات مسیر رودخانه و جابجایی مئاندرها، تحلیل جریان و فرسایش در پای سازه ها و... استفاده نمود.
کلید واژگان: مدل CCHE2D، مدل انتقال رسوب، مدل K-&Epsilon، مدل Parabolic Eddy Viscosity، مدل Mixing LengthIntroductionFlow hydraulics is considered as the most important factor in the morphological changes of the river by influencing the sediment transport and the shape of the waterway (Adamsson et al, 2003). Accordingly, the hydraulic simulation is very critical in all river engineering projects. In order to model the river flow, many and diverse models with different hypotheses and numerical methods are developed and used. Due to the complexity of hydraulic and sedimentary phenomena in rivers, it is not possible to solve the governing equations by analytical methods, so numerical methods are usually used. In mathematical models, due to the fact that the real size of the river is modeled, there is no scale limitation, although in some cases, fine networks cause the duration of model execution to be longer(Liu et al, 2010). The application and accuracy of mathematical models depends on the definition of the equations governing the phenomenon and the numerical methods used. The aim of the current study is to simulate the hydraulic flow and sediment with CCHE2D software in the Karun River in the Molasani to Farsiat hydrometric stations. In this study, the effect of meshing dimensions and different turbulence models on the accuracy of flow hydrodynamic modeling as well as different sediment equations on river bed changes using CCHE2D model has been investigated.
MethodologyThe case study is about 110 km and the three hydrometric stations are located on this reach of the Karun River. Molasani and Farsiat stations were considered as upstream and downstream boundary conditions, and Ahvaz station was used as a control station to validate the model. The information used in this research includes information on the elevation of the Karun River, the flow rate and the water level in three hydrometric stations were obtained from the Khuzestan Water & Power Authority (KWPA). The CCHE2D model was developed in 1997 at the Center for Computational Science and Engineering under the supervision of the University of Mississippi, USA. This model is an analytical system for two-dimensional, unsteady and turbulent river flows, sediment transport and water quality assessment. The model is designed with the purpose of application in the areas related to the prediction of the river bed and erosion of its banks, meander movement and water quality. Numerical models in the field of two-dimensional hydraulic simulation of flow and sediment usually need extensive and complete input information. The reason for this is the dependence of the turbulent flow process in natural channels on various factors. The accuracy of the results obtained from the execution of the model will be directly related to the quality, quantity and accuracy of the input data. To simulate the flow in CCHE2D, it is necessary to determine the duration of the simulation and time steps in performing the numerical calculation process. In this research, different time steps has been used in different stages, and the time steps in most of the simulation stages were considered equal to 150 seconds, and in some situations, smaller time steps have been used in order to solve the instability of the model.
Results and discussionIn order to check and analyze the model in relation to the mesh size and choose its optimal size, modeling was performed for three different sizes of 150,000, 270,000 and 350,000 mesh nodes. The results obtained for the mesh size of 150,000 nodes show a significant difference with the sizes of 270,000 and 350,000 nodes. This difference is occurred due to the fact that at the beginning and end of the hydrograph, the water level in the network is low and the number of calculation nodes that are located in the dry area is more than the nodes that are located in the wetter area. This problem is partially solved by increasing the flow rate in the hydrograph and increasing the water level. Also, in order to choose the appropriate flow turbulence model for three modes of k-ε model, Parabolic Eddy Viscosity and Mixing Length, simulation was done and the observed water level difference was compared with the measured results at Ahvaz hydrometric station. Based on the obtained results, the k-ε turbulence model has the best match with the observed values with an error of 2% and was chosen as the base model for further modeling. It is worth noting that most of the conducted studies also show that the k-ε model is more capable of modeling the flow in rivers and provides more accurate results. In order to implement the sediment model, the suspended sediment rating curve of Ahvaz station was used as total load sediments. Based on the obtained results, the Ackers - White sediment transport model with a coefficient of 0.1 adaptation factor shows a better agreement with the observational results.
ConclusionsThe CCHE2D simulations show that the eddy viscosity distribution in the meanders is more intense, which can have a direct effect on the erosion process of the outer bends. Based on the investigations, the maximum erosion and sedimentation took place upstream of the Ahvaz hydrometric station and in the meandering areas of the river. The intensity of erosion in the downstream area of Ahvaz station has decreased significantly. One of the most important reasons for this issue is the low slope of the river bed downstream of the river. In general, the process of modeling, distribution and pattern of flow and sediment parameters by CCHE2D model is reasonable and has acceptable accuracy, and this model can be used for other processes such as changes in the river morphology and displacement of meanders, flow analysis and erosion at the structures.
Keywords: CCHE2D Model, Sediment Transport, K-&Epsilon, Model, Parabolic Eddy Viscosity Model, Mixing Length Model -
کلروفیل آ به عنوان معیاری جهت اندازه گیری میزان جلبک در حال رشد در آب مورد استفاده قرار می گیرد که می توان از آن برای طبقه بندی وضعیت تغذیه ای پهنه های آبی استفاده کرد. ا بر اساس بررسی های صورت گرفته غلظت سطوح بسیار بالای کلروفیل آ نشان دهنده کیفیت پایین آب است و وجود طولانی مدت غلظت های بالای کلروفیل آ مشکلات اساسی برای تولید اولیه زیست توده است. بر همین اساس غلظت کلروفیل آ یک شاخص کلیدی برای کیفیت آب به حساب می آید. در این تحقیق سعی شده است تا با استفاده از تکنیک های سنجش ازدور و مدل های داده کاوی اقدام به برآورد میزان کلروفیل آ در مخزن سد سردشت گردد. اطلاعات مورد استفاده در این تحقیق به دو قسمت تقسیم می شوند. قسمت اول مقادیر اندازه گیری شده کلروفیل آ در مخزن سد سردشت می باشد. این اطلاعات شامل 7 مرحله اندازه گیری در 10 نقطه با مختصات مختلف در مخزن سد بوده و مربوط به اسفندماه 1396 تا خردادماه 1398 می باشد. قسمت دوم اطلاعات مورد استفاده، تصاویر ماهواره سنتینل-2 بوده که از اطلاعات آن در مدل-های داده کاوی استفاده شده است. اطلاعات باندهای مختلف از تصاویر سنتینل-2 استخراج گردید و بر اساس مقادیر باندی، معیارهای سنجش میزان کلروفیل آ محاسبه شده و در اختیار مدل های داده کاوی جهت آموزش قرار گرفت. در این تحقیق از سه مدل داده کاوی XGBoost، M5 و MARS جهت برآورد میزان کلروفیل آ استفاده شد. در این مطالعه، 9 معادله برآورد کلروفیل آ به عنوان ورودی مدل های داده کاوی در نظر گرفته شد و مقدار لگاریتم کلروفیل آ اندازه گیری شده به عنوان خروجی لحاظ گردید. 80 درصد داده های موجود جهت آموزش مدل های داده کاوی و 20 درصد باقی مانده جهت صحت سنجی کارایی مدل های مورد استفاده به کار رفت. بر اساس اطلاعات ورودی، مدل درختی M5 فضای مسئله را به 5 قسمت تقسیم کرده و به ازای هر بخش معادله خطی ارائه داده است. بر اساس ساختار ارائه شده توسط الگوریتم های M5 و MARS، ترکیب های باندی آبی، قرمز و سبز و نیز مادون قرمز و قرمز تاثیر بالایی بر روی مدل های ارائه شده توسط این دو الگوریتم داشته اند. نتایج به دست آمده از الگوریتم XGBoost نشان دهنده اهمیت ترکیب های باندی آبی، قرمز و سبز بر روی نتایج ارائه شده می باشد. بر این اساس ترکیب باندی آبی، قرمز و سبز در هر سه الگوریتم به عنوان مهم ترین و یا یکی از مهم ترین متغیرهای ورودی جهت محاسبه کلروفیل آ مورد استفاده قرار گرفته است. ضریب تبیین برای سه مدل XGBoost، M5 و MARS به ترتیب برابر با 61/0، 49/0 و 31/0 محاسبه شد. مقدار ضریب ناش-ساتکلیف برای سه مدل XGBoost، M5 و MARS به ترتیب برابر با 54/0، 47/0 و 27/0 محاسبه شد که نشان می دهد نتایج دو مدل XGBoost و M5 دارای وضعیت مطلوبی می باشند. نتایج مدل های مورد استفاده نشان می دهد که دو مدل XGBoost و M5 نتایج دقیق تری را نسبت به مدل MARS ارائه نمودند. استفاده از دیاگرام تیلور نیز نشان دهنده نزدیک بودن کارایی دو مدل XGBoost و M5 در محاسبه میزان کلروفیل آ می باشد. توزیع کلروفیل آ در محدوده مخزن سد سردشت توسط مدل های مورد استفاده نشان می دهد که در نواحی محدودی از سد، مقادیر ارائه شده با مقادیر اندازه-گیری شده همخوانی ندارد که محدود بودن داده های اندازه گیری مورد استفاده و عدم انطباق کامل زمانی تصاویر سنتینل-2 با داده های اندازه گیری در مخزن سد می تواند تاثیر مهمی در این زمینه داشته باشد. استفاده از تعداد داده های متعدد در مخازن سدهای مختلف، به کارگیری مدل های داده کاوی متنوع و استفاده از تصاویر سایر سنجنده ها می تواند ابزار مناسبی را در اختیار مدیران مخازن قرار داده تا بتوانند با دقت بیشتری اقدام به ارزیابی کیفی آب مخازن نمایند.
کلید واژگان: جلبک، کیفیت آب، تصاویر سنتینل-2، الگوریتم های Xgboost، M5 و MARSChlorophyll A is used as a Indicator to measure the amount of algae growing in water, which can be applied to classify the nutritional status of water bodies. Accordingly, the concentration of chlorophyll a is considered a key indicator for water quality. In this research, an attempt has been made to estimate the amount of chlorophyll A in Sardasht dam reservoir using remote sensing techniques and data driven models. The data categories was used in this study: the first part is the measured values of chlorophyll A in Sardasht dam reservoir, and the second part includes 7 stages of measurement at 10 points with different coordinates in the reservoir of the dam and is related to March 2016 to June 2018. The second part of the data which used in data driven models, was extracted from the Sentinel-2 satellite images. The information of different bands was extracted from Sentinel-2 images and based on the band values, the criteria for measuring the amount of chlorophyll A were calculated and provided to the data driven models for training. In this research, three data driven models XGBoost, M5 and MARS were used to estimate the amount of chlorophyll A. In this study, 9 chlorophyll A estimation equations were considered as input of data driven models and the measured logarithm value of chlorophyll A was considered as output. 80% of the available data was used to train and the remaining 20% was used to verify the effectiveness of the used models. Based on the input data, the M5 model tree has divided the problem space into 5 parts and presented a linear equation for each part. Based on the structure provided by M5 and MARS algorithms, blue, red and green band combinations as well as infrared and red have a high impact on the models provided by these two algorithms. The results obtained from XGBoost algorithm show the importance of blue, red and green band combinations on the presented results. Based on this, the combination of blue, red and green bands has been used in all three algorithms as the most important or one of the most important input variables to calculate chlorophyll A. The coefficients of determination for three models XGBoost, M5 and MARS was calculated as 0.61, 0.49 and 0.31, respectively. The value of Nash-Sutcliffe coefficient for XGBoost, M5 and MARS models was calculated as 0.54, 0.47 and 0.27, respectively, which shows that the results of XGBoost and M5 models are favorable. The results show that the XGBoost and M5 models provided more accurate results than the MARS model. The use of Taylor's diagram also shows the close efficiency of the XGBoost and M5 models in calculating the amount of chlorophyll A. The spatial distribution of chlorophyll A in the Sardasht dam reservoir shows that the lack of information used has caused differences between the measured and calculated values in limited areas. The spatial distribution of chlorophyll A in the Sardasht dam reservoir shows that the limited data used and the lack of complete temporal compatibility of the Sentinel-2 images with the measurement data in the dam reservoir has caused differences between the measured and calculated values in limited areas. The use of a large number of data in the reservoirs of different dams, the use of various data driven models and applying images from other sensors can provide a suitable tool for the managers of the reservoirs so that they can evaluate the water quality more accurately.
Keywords: Algae, Water Quality, Sentinel-2 Images, Xgboost, M5, MARS Algorithms -
در حال حاضر جهت کاهش میزان تبخیر از مخازن آب روش های مختلفی ارائه گردیده است که می توان آن ها را به دو دسته فیزیکی و شیمیایی تقسیم بندی کرد. در روش فیزیکی با به کارگیری پوشش های فیزیکی ازجمله توپ های شناور و صفحات فلزی و پلیمری و یا برگ های درختان و با پوشاندن سطح آب، هدرروی تبخیر به میزان زیادی کاهش می یابد. پژوهش حاضر با هدف بررسی تاثیر میزان پوشش و شکل صفحات پلی پروپیلن بر کاهش میزان تبخیر و تاثیر متغیرهای هواشناسی بر کارایی این صفحات صورت پذیرفت. این تحقیق در دو بخش صورت پذیرفت که در بخش اول کارایی صفحات مربع و مثلث پلی پروپیلن در مقایسه با توپ های شناور موردبررسی قرار گرفت و در بخش دوم راندمان پوشش های 100، 70، 50 و 30 درصدی صفحات پلی پروپیلن ارزیابی شد. بررسی اختلاف بین تیمارهای مختلف موردبررسی نشان داد که کاربرد صفحات مربع و مثلث پلی پروپیلن و توپ های شناور به ترتیب باعث کاهش 71/30 درصدی، 86/14 درصدی و 7/48 درصدی تبخیر نسبت به تشت شاهد گردید. نتایج تحلیل واریانس دوطرفه بر روی متغیرهای مختلف هواشناسی نشان داد که درصد رطوبت نسبی که مهم ترین عامل در تبخیر از تشت شاهد بوده است، با حضور توپ های شناور و صفحات پلی پروپیلن در سطح آب، معناداری خود را ازدست داده است. مقایسه پوشش های مستطیلی با تراکم های مختلف نشان داد که با افزایش تراکم به ترتیب از 30، 50 و 70 درصد به 100 درصد باعث کاهش تبخیر به میزان 3/2، 5/1 و 8/0 برابر می شود.
کلید واژگان: تبخیر، روش های فیزیکی، صفحات پلی پروپیلن، تحلیل واریانسIntroductionIn order to reduce the amount of evaporation from water reservoirs, various methods have been proposed, which can be divided into two physical and chemical categories. In the physical methods, by using physical coverings, such as floating balls, metal and polymer plates, or tree leaves, and by covering the water surface, evaporation waste is greatly reduced. These covers reduce a large amount of solar energy reaching the water surface and reduce vapor transmission by slowing the air flow.
MethodologyThe present study was conducted with the aim of investigating the effect of the coverage and shape of polypropylene sheets on reducing the evaporation rate and the effect of meteorological variables on the efficiency of these sheets efficiency. This research was carried out in two parts, in the first part, the efficiency of square and triangular polypropylene plates was investigated in comparison with floating balls, and in the second part, the efficiency of 100, 70, 50, and 30% coverage of polypropylene plates was evaluated.
Results and discussionThe results obtained from the tests showed that in the conditions of using floating balls, the reduction of evaporation was more intense and this coating was able to reduce evaporation to a greater extent compared to square and triangular floating plates. Also, using the square and triangular polypropylene plates and floating balls reduced evaporation by 30.71%, 14.86% and 48.7%, respectively, compared to the control pan.
ConclusionsThe results of two-way ANOVA on different meteorological variables showed that the percentage of relative humidity, which was the most important factor in evaporation from the pan, lost its significance due to the presence of floating balls and polypropylene sheets on the water surface. The comparison of rectangular covers with different densities showed that by increasing the density from 30, 50 and 70% to 100% respectively, evaporation decreases by 2.3, 1.5 and 0.8 times.
Keywords: Evaporation, physical methods, polypropylene plates, ANOVA -
سابقه و هدف
در صورت وقوع مشکلاتی از قبیل ضربه قوچ در دستگاه های پیچیده ای مانند توربین ها و بروز مشکلاتی ناشی از بی توجهی به رعایت نکات ایمنی و عدم کنترل ضربه قوچ، ممکن است سیستم انتقال، متحمل ضرر و زیان اقتصادی بالایی شود. از طرفی تولید برق برای کشورهای درحال توسعه از اهمیت بسیار بالایی برخوردار است. بدون شک تولید انرژی عامل کلیدی برای توسعه اقتصادی و اجتماعی کشورها است. موسسات درگیر تامین برق، اخیرا پمپ مبتنی بر توربین را به عنوان طرح های نیروگاه برق آبی برای برق رسانی به روستاها، به دلیل مزایای اقتصادی توصیه کرده اند. مسئله مورد بررسی در تحقیق حاضر، اثر خاموشی پمپ معکوس بر وقوع پدیده ضربه قوچ و اثرات ایجاد شده بر خط انتقال آب است.
مواد و روش هاپروژه مورد مطالعه، خط انتقال آب به شهر مسجدسلیمان واقع در محدوده شمال شرق استان خوزستان است. در این مطالعه به کمک قابلیت های نرم افزار WaterGEMS، مسیر خط انتقال، جنس و قطر لوله ها، شیرهای فشارشکن، مخازن و... طراحی و مدل در حالت پایدار شبیه سازی و پردازش گردیده است. پس از پردازش خط در حالت پایدار، به منظور بررسی جایگزینی شیر فشارشکن با پمپ معکوس و اثر خاموشی آن بر پدیده ضربه قوچ ایجاد شده در خط انتقال، مدل طراحی شده ، در نرم افزار Bentley HAMMER CONNECT فراخوانی می شود تا حالت ناپایدار مورد تحلیل و بررسی قرار گیرد. ازآنجایی که نرم افزار Hammer قابلیت مدل سازی پمپ در حالت معکوس را ندارد، توربین به عنوان پمپ معکوس در مدل سازی به کار برده شده است. پدیده ضربه قوچ در سه حالت به شرح زیر مورد بررسی قرار گرفته است. حالت اول شامل بررسی شرایط جریان در حالت ماندگار بدون اعمال هرگونه تغییری در خط انتقال، حالت دوم شامل جایگزینی شیر فشارشکن کیلومتر 054+0 از مخزن تنگ مو با پمپ معکوس و حالت سوم شامل جایگزینی شیر فشارشکن کیلومتر 700+3 از مخزن تنگ مو با پمپ معکوس می باشد.
یافته هابر اساس مدل سازی صورت گرفته برای حالت دوم، با رسیدن موج فشاری پایین دست به سمت بالادست، فشار در لوله های قبل و بعد از پمپ معکوس واقع در 700+3 کیلومتری از مخزن تنگ مو افزایش می یابد و با بسته شدن 100 درصد دریچه به حداکثر خود رسیده و با گذشت زمان در اثر اصطکاک سیال با جدار لوله موج فشاری ایجاد شده مستهلک می گردد تا زمانیکه جریان مجددا به حالت پایدار اولیه باز خواهد گشت. در لوله های مذکور حداکثر فشار ایجاد شده حدود 5/22 بار برآورد شده است. مدل سازی حالت سوم نشان می دهد که در صورت بسته شدن دریچه های پمپ معکوس، فشار قبل از پمپ تا حدود 20 بار به صورت لحظه ای افزایش می یاید. در اثر شروع ضربه قوچ و کاهش دبی، فشار لوله به منفی 10 متر کاهش می یابد. خاموشی پمپ معکوس 700+3 باعث ایجاد تغییرات فشار چشمگیر در لوله های قبل و بعد از پمپ معکوس 054+0 نمی گردد. در محدوده لوله بعد از پمپ معکوس 700+3 حدود 14 مترمکعب بخار آب تجمع خواهد یافت. در صورت عدم تعبیه شیرهوا در مسیر خط، حجم بخار ایجاد شده مانع از عبور سیال خواهد گشت.
نتیجه گیرینتایج نشان می دهد که وقوع پدیده ضربه قوچ در اثر ازکار افتادن پمپ های معکوس تعبیه شده در خط انتقال با وجود ایجاد موج های فشاری مثبت و منفی باعث ایجاد اختلال در آبرسانی و تخریب خط نمی گردد. لازم به توضیح است رده لوله های فلزی انتخاب شده در خط، استحکام لازم برای تحمل حداکثر و حداقل فشارهای وارده را دارا هستند. در نتیجه جایگزینی پمپ معکوس با شیر فشارشکن و استحصال انرژی بدون ایجاد هیچ گونه مشکلی امکان پذیر است و در صورت وقوع پدیده ضربه قوچ، خط انتقال توانایی تحمل در برابر موج فشاری مضاعف ایجاد شده را خواهد داشت و آبرسانی به شهرهای پایین دست امکان پذیر است.
کلید واژگان: پمپ معکوس، ضربه قوچ، شیر فشارشکنIntroductionThe occurrence of phenomena such as surges in complex devices such as turbines, and problems caused by neglecting safety precautions, may result in significant economic damage and losses to the transmission system. On the other hand, electricity production is a key factor in the economic and social development for developing countries. Recently, institutions involved in electricity supply have recommended pump as turbine projects as hydroelectric power plant for supplying electricity to rural areas due to their economic benefits. The issue under investigation in this study is the effect of pump shutdown on surge occurrence and its effects on the water transmission line.
MethodologyThe case study project is the water transmission line to the city of Masjed Soleyman located in the northeast of Khuzestan province, Iran. In this study, by using WaterGEMS software, the route of the transmission line, the type and diameter of the pipes, pressure relief valves, tanks, etc., have been defined and modeled in steady state. After processing the line in steady state, in order to investigate the replacement of the PATs with pressure relief valves and its shut-down effect on the water hammer phenomenon created in the transmission line, the model created in WaterGEMS is called in the Bentley HAMMER CONNECT software to analyze the unsteady state condition. The phenomenon of surge has been investigated in three scenarios as follows: The first scenario involves studying the flow conditions in a steady state without any changes in the transmission line. The second scenario involves replacing the pressure relief valve at kilometer 054+0 from the Tang-e Mo reservoir with a reverse pump. The third scenario involves replacing the pressure relief valve at kilometer 700+3 from the Tang-e Mo reservoir with a reverse pump.
ResultsWhen the pressure relief valves are working, the flow velocity in the pressure relief valve in 3+700 km, equivalent to 2.07 m/s, and the pressure before the pressure relief valve is equal to 157.7 meters of water and reaches 20 meters of water. Also, in the pressure relief valve 0+054 km from the reservoir, the speed is 2.1 m/s and the pressure decreases from 104.77 m to 13.2 m of water, respectively. For second scenario, in the first pressure relief valve, 91 meters of pressure is wasted. In this case, the PATs with turbine flow and pressure have replaced the existing pressure relief valves. The inlet and outlet valves of the first PAT are closed in 20 seconds and the flow through it is reduced to zero. Third scenario considers the water hammer impact resulting from shutdown of the PAT (at 3+700 km) on the transmission line. 137 meters of pressure is wasted in the second pressure relief valve. Also, the flow through it is 580.189 liters per second. In this case, the inlet and outlet valves of the PAT are closed in 20 seconds. It is necessary to explain that if the valves of the PAT (at 3+700 km) are closed, the downstream flow will also decrease; But due to the bypass of the PAT, the input flow to the downstream pumps does not reach zero and the pumps do not exit the circuit.
ConclusionsThe results indicate that the occurrence of the surge due to the failure of the PAT(s) installed in the transmission line, despite the creation of positive and negative pressure waves in the transmission line, does not cause serious disturbance in the pipeline. It is also concluded that the thickness of the steel material selected for the pipeline has the required strength to withstand the maximum and minimum pressures.
Keywords: Reverse pump, water hammer, Pressure relief valves -
نشریه رویکردهای نوین در مهندسی آب و محیط زیست، سال دوم شماره 2 (پیاپی 4، پاییز و زمستان 1402)، صص 113 -122بهبود خصوصیات مکانیکی خاک به منظور احداث طرح های عمرانی از جمله دغدغه های با اهمیت مهندسین عمران می باشد. از دیر باز روش های مختلفی برای بهسازی خاک مورد استفاده در طرح ها توصیه شده است که عمده این روش ها حاصل استفاده از تجربیات گذشته بوده است که در این میان استفاده از افزودنی های مختلف به خاک مورد نظر از روش های متداول بوده است. امروزه با استفاده از وسایل آزمایشگاهی با تکنولوژی بالا این امکان فراهم شده است تا مواد افزودنی مورد نیاز جهت بهبود خصوصیات خاک بر اساس نوع کانی های تشکیل دهنده آن خاک انتخاب گردد. لذا در تحقیق با استفاده از دستگاه های میکروسکوپ الکترونی روبشی و روش پراش اشعه ایکس نوع کانی های تشکیل دهنده و ریخت شناسی خاک های مورد استفاده در کانال های دشت آزادگان که عمدتا بافت گچی داشته است مورد مطالعه قرار گرفت. نتایج حاصل از تحقیق نشان می دهد تغییرات حد خمیری برای کلیه نمونه های مربوط نشان می دهد، کمترین مقدار مربوط به نمونه با %5 آهک برابر 65/7 افزایش و بیشترین مقدار مربوط به نمونه با 7% سیمان برابر 74/113 افزایش می باشد تغییرات زاویه اصطحکاک داخلی برای کلیه نمونه ها نشان می دهد، کمترین مقدار مربوط به نمونه با 5% آهک، 5% سرباره برابر 2/22 درصد و بیشترین مقدارمربوط به نمونه با 5% سیمان برابر 4/6% افزایش می باشد.کلید واژگان: خصوصیات مکانیکی خاک، میکروسکوپ الکترونی روبشی، کانی شناسی، روش پراش اشعه ایکس، بهسازی خاکJournal of New Approaches in Water Engineering and Environment, Volume:2 Issue: 2, 2024, PP 113 -122Improving the mechanical properties of soil in order to build civil projects is one of the important concerns of civil engineers. For a long time, various methods have been recommended to improve the soil used in projects, and most of these methods have been the result of using past experiences, among which the use of different additives to the desired soil has been one of the most common methods. Today, by using high-tech laboratory equipment, it is possible to select additives needed to improve soil properties based on the type of minerals that make up that soil. Therefore, in the research, using scanning electron microscope and X-ray diffraction method, the type of constituent minerals and the morphology of the soils used in the channels of Azadegan Plain, which mainly had a chalky texture, were studied. The results of the research show that there are changes in the paste limit for all related samples, the lowest value for the sample with 5% lime is an increase of 7.65% and the highest value for the sample with 7% cement is an increase of 113.74%. The angle of internal friction for all samples shows, the lowest value related to the sample with 5% lime, 5% slag is equal to 22.2% and the highest value related to the sample with 5% cement is equal to 6.4% increase.Keywords: Mechanical properties of soil, Scanning Electron Microscope, Mineralogy, X-ray diffraction method, Soil Improvement
-
رودخانه ها از مهمترین منابع آب هستند که نقش مهمی در تامین آب مورد نیاز فعالیت های مختلف مانند کشاورزی، صنعت، شرب و تولید برق دارند. بسیاری از برنامه ریزی های منابع آب در کشورها بر اساس پتانسیل بالقوه منابع آب سطحی می باشد. از اینرو آگاهی از کیفیت منابع آب یکی از نیازمندی های مهم در برنامه ریزی و توسعه منابع آب و حفاظت و کنترل آن ها می باشد که در این راستا جهت پایش و ارزیابی وضعیت سلامت این اکوسیستم، می توان از شاخص های کیفی آب استفاده کرد. با توجه به اهمیت رودخانه شورباریک برای استفاده مردم روستاهای اطراف، در این مطالعه به تعیین کیفیت آب رودخانه شورباریک با استفاده از پارامترهای کیفی آب پرداخته شد. جهت نیل به اهداف این مطالعه، پارامترهای اکسیژن محلول، pH، اکسیژن مورد نیاز زیستی ، اکسیژن مورد نیاز شیمیایی ، درجه حرارت، فسفات ، نیترات، آمونیوم، کدورت، کل مواد جامد محلول و هدایت الکتریکی در چهار فصل مورد بررسی قرار گرفتند. بر اساس میانگین شاخص NSFWQI، کیفیت آب رودخانه شورباریک در طبقه کیفی بد قرار دارد. دامنه این شاخص در تمام فصول بین 9/29 تا 4/35 است. میانگین این شاخص در فصول تابستان کمترین مقدار و در فصل زمستان در بالاترین میزان است. بر اساس میانگین شاخص IRWQISC نیز کیفیت آب رودخانه شورباریک در طبقه کیفی بد قرار دارد. نتایج مربوط به مقدار شاخص Liou نیز نشان می دهد که مقدار عددی این شاخص در محدوده 25/4-25/3 قرار دارد که نشان دهنده کیفیت نسبتا آلوده آب از نظر این شاخص در تمام فصول است. برخلاف تفاوت های موجود در پارامترها و روش محاسبه شاخص های مورد استفاده، نتایج همه روش ها همسو بوده و برای ارزیابی کیفیت آب بسیار کاربردی هستند.
کلید واژگان: شاخص های کیفیت آب، شورباریک، NSFWQI، IRWQIsc، LiouRivers are one of the most important water sources that play an important role in providing water needed for various activities such as agriculture, industry, drinking and electricity production. Many of the water resources planning in the countries are based on the potential of surface water resources. Therefore, knowledge of the quality of water resources is one of the important requirements in planning and developing water resources and their protection and control. Used water considering the importance of the Shurbarik River for the use of the people of the surrounding villages, in this study, the water quality of the Shurbarik River was determined using water quality parameters. In order to achieve the objectives of this study, the parameters of dissolved oxygen, pH, biologically required oxygen, chemically required oxygen, temperature, phosphate, nitrate, ammonium, turbidity, total dissolved solids and electrical conductivity were investigated in four seasons. Based on the average NSFWQI index, the water quality of Shobarik River is in the bad quality category. The range of this index is between 29.9 to 35.4 in all seasons. The average of this index is the lowest in summer and the highest in winter. Based on the average IRWQISC index, the water quality of Shobarik River is in the bad quality category. The results related to the value of the Liou index also show that the numerical value of this index is in the range of 3.25-4.25, which indicates the relatively polluted quality of water from the point of view of this index in all seasons. Contrary to the differences in the parameters and methods used to calculate the indicators, the results of all methods are consistent and are very useful for evaluating water quality.
Keywords: Water Quality Indices, Shorbarik, NSFWQI, IRWQISC, Liou -
سابقه و هدفمقدار متوسط تبخیر سالانه در ایران 2100 میلی متر بوده که سه برابر میزان متوسط جهانی است. این رقم نشان می دهد که اگر با روش هایی میزان تبخیر مخازن سدها کاهش یابد، می توان از این منابع بهره برداری مناسب تری نمود. عدم توجه به نرخ بالای تبخیر در کشور سبب شده که هر ساله میلیاردها مترمکعب آب از مخازن بیش از 600 سد موجود در کشور تبخیر شود. در پژوهش حاضر سعی شده است تا کارایی صفحات کامپوزیت در کاهش تبخیر از سطح آزاد آب در شرایط واقعی مورد بررسی قرار گیرد.مواد و روش هامطالعه حاضر در محوطه ایستگاه هواشناسی فرودگاه اهواز با عرض جغرافیایی '32 °31، طول جغرافیایی '66 °48 و ارتفاع از سطح دریا 16 متر به انجام شد و از تشت های تبخیر کلاس A به قطر 7/120 سانتی متر و عمق 25 سانتی متر از جنس آهن گالوانیزه استفاده گردید. کلیه آزمایشات در بازه مرداد تا آذرماه 1401 انجام گرفت. در این تحقیق از صفحات کامپوزیت با روکش آلومینیومی جهت کاهش تبخیر از سطح آب استفاده گردید. صفحات کامپوزیت مورد استفاده دارای ضخامت 4 میلی متر بوده و از دو لایه ورق از جنس آلومینیوم در پوسته بیرونی و یک لایه از جنس پلی اتیلن در وسط تشکیل شده است. جهت بررسی میزان کارایی صفحات کامپوزیت، از توپ های شناور که روشی نسبتا متداول در کاهش تبخیر به حساب می آید، استفاده شده است. علاوه بر این تاثیر متغیرهای مختلف هواشناسی از قبیل درجه حرارت، درصد رطوبت نسبی، میانگین فشار بخار، سرعت باد و تابش خورشیدی بر روی میزان کارایی صفحات کامپوزیت بررسی شد. در این مطالعه از تحلیل واریانس دو طرفه برای بررسی تاثیر متغیرهای مختلف هواشناسی بر روی عملکرد صفحات کامپوزیت استفاده گردید.یافته هانتایج آزمایشات نشان می دهد کارایی صفحات کامپوزیت مربعی 69%، صفحات کامپوزیت مثلثی 67% و توپ های شناور نیز کارایی 73% در کاهش تبخیر از سطح آب داشته اند. بر این اساس توپ های شناور به مقدار بسیار جزیی تاثیر بیشتری بر کاهش تبخیر از سطح آزاد داشته اند. فضای خالی بین کامپوزیت های مربعی به دلیل داشتن ابعاد بزرگتر نسبت به کامپوزیت های مثلثی، کمتر بوده و همین مسیله می تواند از دلایل کاهش تبخیر در کامپوزیت های مربعی نسبت به کامپوزیت های مثلثی به حساب آید. براساس نتایج تحلیل واریانس، دو پارامتر رطوبت نسبی و سرعت باد تاثیر معنادار بر میزان کارایی صفحات کامپوزیت در کاهش تبخیر از سطح آب دارا هستند. با توجه نتایج تحلیل واریانس با در نظر گرفتن اثرات متقابل، هیچ کدام از اثرات متقابل تاثیر معناداری بر میزان کارایی صفحات کامپوزیت ندارند. با این وجود، در نظر گرفتن اثرات متقابل در کنار اثرات اصلی، ضریب تبیین مدل ساخته شده را به 669/0 افزایش داده است که نشان می دهد اثرات متقابل به میزان حدود 2/0 در این ضریب تاثیر داشته اند.نتیجه گیریبراساس نتایج تحلیل واریانس با در نظر گرفتن اثرات اصلی، دو پارامتر رطوبت نسبی و سرعت باد تاثیر معناداری بر میزان کارایی صفحات کامپوزیت در کاهش تبخیر از سطح آب دارند. رطوبت نسبی دارای اثری برابر با 182/0 و سرعت باد اثری برابر 197/0 دارا می باشند. رطوبت نسبی و سرعت باد از جمله پارامترهای تاثیرگذار بر میزان تبخیر از سطح آب بوده که به ترتیب باعث کاهش و افزایش تبخیر از سطح آب می گردند. حضور صفحات کامپوزیت باعث شده است تا تاثیر این دو پارامتر بر روی روند تبخیر از سطح آب به شدت کاهش یابد.کلید واژگان: صفحات کامپوزیت، تبخیر، تحلیل واریانس، اثرات متقابلBackground and objectivesThe average annual evaporation rate in Iran is 2100 millimeters, which is three times the global average. This figure indicates that if the evaporation rate of reservoirs decreases with appropriate methods, we can make better use of these resources. Neglecting the high evaporation rate in the country has caused billions of cubic meters of water to evaporate from the reservoirs of more than 600 dams in the country every year. In this research, the effectiveness of composite plates in reducing evaporation from the free surface of water under real conditions was studied.Materials and methodsThe present study was conducted in the meteorological station of Ahvaz airport, with a geographical latitude of 31° 32', a geographical longitude of 48° 66', and an altitude of 16 meters above sea level. Class A evaporation pans with a diameter of 120.7 millimeters and a depth of 25 centimeters made of galvanized iron were used. All experiments were conducted between July and December 2022. In this study, composite plates with aluminum coating were used to reduce evaporation from the water surface with a thickness of 4 millimeters and consisted of two layers of aluminum sheet in the outer shell and a layer of polyethylene in the middle were used. In order to investigate the effectiveness of composite plates, floating balls, which are a relatively common method of reducing evaporation, used. In addition, the effect of various meteorological variables such as temperature, relative humidity percentage, average vapor pressure, wind speed and solar radiation on the efficiency of composite panels was investigated. Two-way analysis of variance was used to investigate the effect of various weather variables on the performance of composite plates.ResultsExperiments showed that square composite plates had an efficiency of 69%, triangular composite plates had an efficiency of 67%, and floating balls had an efficiency of 73% in reducing evaporation from the water surface. Therefore, floating balls had a slightly greater effect on reducing evaporation from the free surface. The empty space between square composites, due to their larger dimensions compared to triangular composites, is less, which can be considered as one of the reasons for the reduction of evaporation in square composites compared to triangular composites. According to the results of the analysis of variance, two parameters, relative humidity and wind speed, have a significant effect on the efficiency of composite plates in reducing evaporation from the water surface. Based on the results of the analysis of variance considering the interaction effects, none of the interaction effects have a significant effect on the efficiency of composite plates. However, considering the interaction effects in addition to the main effects increased the R-squared value of the created model to 0.669, which indicates that the interaction effects had a contribution of about 0.2 to this value.ConclusionBased on the results of the analysis of variance considering the main effects, two parameters, relative humidity and wind speed, have a significant effect on the efficiency of composite panels in reducing evaporation from the water surface. Relative humidity has an effect of 0.182, and wind speed has an effect of 0.197 on the efficiency of composite panels. Relative humidity and wind speed are among the parameters that have a significant impact on the rate of evaporation from the water surface, causing a decrease and an increase in evaporation from the water surface, respectively. The presence of composite panels has greatly reduced the effect of these two parameters on the evaporation rate from the water surface.Keywords: Composite plates, Evaporation, Analysis of variance, Interaction effects
-
قسمت اعظم تلفات در مخازن سدها ناشی از پدیده تبخیر بوده و با توجه به تعداد سدهای موجود در کشور، هرساله حجم عظیمی از ذخیره سدها در اثر تبخیر تلف می شود. جهت بررسی پدیده تبخیر نیاز است که تاثیر پارامترهای مختلف هواشناسی بر میزان تبخیر از سطح آزاد آب مورد ارزیابی قرار گیرد. بر همین اساس در این تحقیق سعی شده است تا تاثیر پارامترهای درجه حرارت، درصد رطوبت نسبی، سرعت باد، میزان تابش و میانگین فشار بخار بر روی میزان تبخیر از سطح آزاد آب بر اساس داده های دراز مدت ایستگاه هواشناسی اهواز مور ارزیابی قرار گیرد. بر اساس تحلیل صورت گرفته کلیه پارامترهای مورد اشاره تاثیر معناداری بر میزان تبخیر داشته اند. ضریب تبیین محاسبه شده جهت اثرات اصلی، برابر با 0/69 بوده که نشان می دهد، اثرات اصلی می توانند 0/69 واریانس خروجی را برآورد کنند. بر اساس پارامتر مجذور اتا میزان تابش خورشیدی بیشترین تاثیر را بر میزان تبخیر داشته است. فشار سطح و رطوبت نسبی هوا نیز در جایگاه های بعدی قرار گرفته اند. نتایج آنالیز واریانس با در نظر گرفتن اثرات متقابل نشان داد که کلیه اثرات متقابل دارای تاثیر معنادار بر میزان تبخیر بوده و تنها اثر متقابل سرعت باد و میزان تابش فاقد تفاوت معنادار می باشد. اثرات متقابل فشار سطح در درجه حرارت و میزان تابش بیشترین تاثیر را بر میزان تبخیر داشته و بعد از آن اثر متقابل درجه حرارت و رطوبت نسبی بیشترین تاثیر را داشته است.کلید واژگان: تلفات مخزن، پارامترهای هواشناسی، آنالیز واریانس، اثرات متقابلTo investigate the main and interactive effects of various meteorological parameters on the rate of evaporation from the water surface, variance analysis was used. Based on the analysis, all the mentioned parameters had a significant effect on the rate of evaporation. Eta squared for the main effects was 0.69, indicating that the main effects could estimate 69% of the output variance. Based on this parameter, the amount of solar radiation had the most significant effect on the rate of evaporation, followed by surface pressure and relative humidity. The results of variance analysis considering the interactive effects showed that all the interactive effects had a significant effect on the rate of evaporation, and only the interactive effect of wind speed and radiation was not significantly different. The interactive effect of surface pressure on temperature and radiation had the most significant effect on the rate of evaporation, followed by the interactive effect of temperature and relative humidity. Investigation the effect of various meteorological parameters on the rate of evaporation from the water surface and their interactive effects can be used to investigate the efficiency of various methods to reduce evaporation.Keywords: Reservoir losses, meteorological parameters, Analysis of variance, interaction effects
-
بدون شک تولید انرژی عامل کلیدی برای توسعه اقتصادی و اجتماعی کشورهای در حال توسعه به حساب می آید. پمپ معکوس دارای ویژگی هایی همچون هزینه تعمیر و نگهداری پایین تر نسبت به توربین هستند و قابلیت استفاده به صورت گسترده را دارند. محدوده مطالعاتی در تحقیق حاضر شامل طرح آبرسانی به شهرها و روستاهای شمال شرق خوزستان می باشد که از مجموعه خطوط انتقال، شیرهای فشارشکن، مخازن تعادلی و مخازن ذخیره آب تشکیل شده است. محدوده مورد مطالعه در استان خوزستان، شهرستان های باغملک، ایذه، صیدون و رامهرمز را شامل می شود. سازندگان پمپ ها معمولا منحنی رفتارهای پمپ را در عملکرد معکوس ارایه نمی دهند که این امر باعث ایجاد مشکل در استفاده از پمپ به عنوان توربین می شود. استفاده از پمپ به عنوان توربین به راحتی صورت نمی گیرد و پمپ رفتار متفاوتی از خود نشان می دهد و این امر باعث می شود پیش بینی منحنی مشخصه سخت شود. به همین منظور نیاز است تا منحنی مشخصه پمپ انتخابی را به منحنی مشخصه پمپ معکوس تبدیل کرد. در این تحقیق از روش شارما (1985) جهت تعیین پمپ مناسب برای نیروگاه برق آبی کوچک استفاده شد.محاسبات صورت گرفته نشان می دهد که توان تولیدی توسط هشت نقطه انتخابی برابر با برابر با 7/2 مگاوات بوده که با در نظر گرفتن یک دوره 25 ساله توانی برابر با 302400 مگاوات ساعت ارایه خواهد داد. برای تولید چنین توانی نیاز است تا 27,591,241 لیتر گازوییل سوخته شود که علاوه بر هزینه بالای آن، اثرات زیست محیطی مخربی به دنبال دارد.کلید واژگان: انرژی، سامانه های آبی، پمپ معکوس، گاز CO2Electricity production is very important in developing countries. Undoubtedly, energy production is a key factor for the economic and social development of these countries. Institutions involved in electricity supply have recently recommended pump as turbine as an option for electrifying villages due to economic benefits. Electricity generation from transmission lines and water distribution networks is one of the new topics in the optimal management of water systems. In water transmission and distribution networks, despite the additional water load on the downstream equipment, which is often controlled by pressure control valves, a pump can be used as a turbine in electricity production. By taking energy from the pump and transferring it to the incompressible fluid, the pumping system increases the energy of the fluid and transfers it from a lower height to a higher level, while the reverse pump system works in the opposite direction of the pump. One of the most important factors in choosing the type of turbine for the construction of a power plant is the estimation of the initial costs of the project for the initial cost return in the shortest time. For this reason, according to the results of the investigations, one of the economic methods to replace the turbine is to use a reverse pump. These types of pumps have features such as lower maintenance costs than turbines and can be widely used.The case study in the present research includes the water supply plan to the cities and villages in the northeast of Khuzestan, which consists of a set of transmission lines, pressure relief valves, balance tanks and water storage tanks. The studied area in Khuzestan province includes the cities of Baghmalek, Izeh, Seydun and Ramhormoz. Seydun reservoirs in the east, Haftgel reservoirs in the west, Ramhormoz reservoirs in the south, and Izeh reservoirs in the north of the study area. According to the profile of the studied water supply line, there can be excess energy in the pressure relief valves, the inlet of the water tanks and the balance tanks. Based on this, eight points in the form of Helaijan branch, Seydon reservoirs, PRV6 pressure relief valve, RES5 equilibrium reservoir, RES6 equilibrium reservoir, Haftgel reservoirs, Ramhormoz reservoirs and Baghmalek reservoirs were selected as points with the potential of using reverse pump for energy production. Manufacturers of pumps usually do not provide the curve of pump behaviors in reverse operation, which causes problems in using the pump as a turbine. It is not easy to use the pump as a turbine, and the pump shows different behavior, which makes it difficult to predict the characteristic curve. For this purpose, it is necessary to convert the characteristic curve of the selected pump into the characteristic curve of the reverse pump. In this research, Sharma's method (1985) was used to determine the suitable pump for a small hydroelectric power plant. This method helps to select a pump with reverse operation capability according to the available line information so that it can be used as a turbine for energy extraction with the help of a generator. According to all the available methods for selecting the pump, this method provides the closest results to the user, and along with the practicality of its use, empirical equations are used in this method.Based on the amount of production power calculated for each of the points with energy production potential, it was determined that the maximum production power of RES6 balance tank and PRV6 pressure relief valve is 758.7 and 719.5 kW, respectively. The RES6 balance tank has the maximum head and the PRV6 pressure relief valve has the highest flow rate among all the studied points. The lowest production power is related to Helaijan branch with 32 kW, which is the lowest flow rate among all the studied points. Based on the obtained results, the proposed power plants are able to supply 1512 kilowatts of production power. In the next part, the proposed replacement of small hydropower plants on the transmission line with diesel generators with similar production capacity was analyzed from an economic point of view. In these calculations, the efficiency of the power plant is considered to be 75%. The total power produced by small hydropower plants with reverse pump is equal to 2717.29 kilowatts, which, considering 8000 hours per year for a period of 25 years, will be equal to 302400 megawatt hours. Considering that 10.96 kilowatt hours of power is produced per liter of diesel, the total amount of fuel required for a period of 25 years will be equal to 27600000 liters. Considering the world price of diesel, which is about $0.5 per liter, the cost of fuel required for energy production will be about $13,800,000.Keywords: Energy, water systems, reverse pump, CO2
-
از مهمترین ویژگیهای مورد نیاز در بررسی و تحلیل سدهای سنگریزه ای، اندازهگیری فشار آب منفذی، میزان نشت و زهاب خروجی از بدنه و پی آن است که اندازهگیری این کمیتها از همان شروع ساخت سد آغاز میگردد. در تحقیق حاضر برای انجام آزمایشات ابتدا مصالح سنگریزه از معادن رودخانه ای استان خوزستان تهیه شد. در این تحقیق سعی شد تا با ساخت مدل فیزیکی پارامترهای نشت در سد سنگریزه ای مورد مطالعه قرار گیرد. مدل فیزیکی سد سنگریزه ای در فلوم آزمایشگاهی با سه نمونه سنگریزه و سه شیب با هدف بررسی و تعیین میزان نشت از بدنه سد ساخته شد. مصالح مورد استفاده در سه اندازه قطر متوسط 10، 20 و 30 میلی متر جهت ساخت مدل استفاده شدند. میزان فشار منفذی با پیزومترهای نصب شده در بدنه ی فلوم اندازه گیری گردید. در این تحقیق جهت بررسی نشت از مفهوم زاویه ی میدان جریان ناپایدار نیز استفاده شده است. نتایج تحقیق نشان داد که در شیب ثابت، با افزایش عمق جریان، زاویه میدان افزایش می یابد. مقایسه تاثیر سنگریزه های با قطرهای مختلف بر زاویه میدان جریان ناپایدار نشان می دهد که ابعاد سنگریزه ها، تاثیر محسوسی بر زاویه میدان جریان ناپایدار نداشته است. با این حال برای یک دبی ثابت با افزایش قطر ذرات، عمق خروجی در پایین دست کاهش می یابد که این تغییرات در دبی های کم مشخص نیست اما در دبی های بالا به وضوح قابل مشاهده است. در قطر و دبی ثابت با افزایش شیب مدل، عمق جریان خروجی کاهش یافته و در دبی ثابت با افزایش نسبت (Bc/H)، مقدار ارتفاع خروجی جریان کاهش می یابد.
کلید واژگان: سد سنگریزه ای، پایپینگ، فشار آب منفذی، دبی نشت، پیزومترThe measurement of the permeable water pressure, the flow rate of leakage and drainage from the beginning of the construction of the rockfill dam are the most important characteristics needed in analysis these dams. Failure to control the above parameters can cause the waste of water stored in the reservoir, threaten the safety of the dam, and also reduce the stability of the dam through piping or liquefaction. Rockfil1 dams are used to prevent seepage, store water, control floods and delay floods. The problem of leakage should be controlled and limited in such a way as to prevent the creation of adverse effects such as: loss of water stored behind the earthen structure, creation of pore pressure in the porous medium, reduction of the effective stress between soil particles and, as a result, reduction prevent its shear resistance. In many cases, rockfill dam meets the needs of the project, because gravel is far more stable than soil and its ability to be washed is less. The slopes of the gravel dam body are steeper than many other soils, which saves money. In the present research, gravel materials were first prepared from the river mines of Khuzestan province to conduct experiments. These materials were used in three sizes with an average diameter of 10, 20 and 30 mm respectively to make the model. In this research, it was tried to study the leakage parameters in the gravel dam by building a physical model. A physical model of a gravel dam was built in a laboratory flume with three gravel samples and three slopes with the aim of investigating and determining the amount of leakage from the dam body. Pore pressure was measured with piezometers installed in the flume body. The results of the research showed that in a constant slope, the flow-field angle increases as the flow depth increases. Also, with the increase of the flow rate and the increase of the diameter of the particles, the depth of the outlet flow is reduced and these changes are not clear at low flow rates, but are clearly visible at high flow rates. In constant diameter and flow rate, with the increase of the slope of the model, the depth of the outlet flow decreases, and in the constant flow rate, with the increase of the ratio (Bc/H), the value of the outlet height of the flow decreases. Based on the experiments, the following results are presented. In the ratio of Bc/H = 1, with the increase of upstream depth, the depth of outflow has increased. Considering that the depth of the outlet flow downstream can be determined using the concept of the flow-field angle, it can be said that the depth of the outlet flow increases with the increase of the flow-field angle. In the ratio Bc/H=2, with the increase in the width of the model, the depth of the outlet flow has decreased compared to Bc/H=1. In addition, it can be concluded that in a constant slope, with the increase in flow depth, flow-field angle increases. Also, with the increase in the diameter of the particles, the depth of the outflow decreases. These changes are not clear at low flow rates but are clearly visible at high flow rates.
Keywords: Rockfill dam, piping, pore water pressure, leakage flow rate, piezometer -
امروزه با توجه به تغییرات اقلیمی، محدودیت منابع آب و رشد جمعیت، مشکل تبخیر از مخازن آب به یک معضل جهانی تبدیل شده است. جهت کاهش تبخیر از سطح آب، روش های متنوعی ارایه شده است که یکی از روش های معمول، استفاده از الکل های سنگین هگزادکانول و اکتادکانول به صورت پودر یا محلول است. کاربرد این الکلها به صورت محلول به همراه یک حلال بیشتر متداول بوده زیرا با وزش باد کمتر جابجا شده و یکنواختی پخش بیشتری دارند. در پژوهش حاضر از "بریج-35" به دلیل سازگاری با محیط زیست بجای حلالهای معمول جهت تهیه امولسیون های هگزادکانول، اکتادکانول و ترکیب هگزادکانول با اکتادکانول استفاده گردید. جهت بررسی عملکرد امولسیون های ساخته شده، تشت های تبخیر کلاس Aمورد استفاده قرار گرفتند. جهت بررسی کارایی ترکیبات شیمیایی مورد استفاده در این تحقیق از روش های فیزیکی مقابله با تبخیر از قبیل توپ های شناور و سایبان استفاده گردید. نتایج آزمایش ها نشان داد که امولسیون اکتادکانول و بریج نسبت به دو امولسیون دیگر مورد استفاده از کارایی بهتری در کاهش تبخیر از سطح آب برخوردار است. مقایسه کارایی روش های مختلف نشان می دهد که سایبان و توپ های شناور به ترتیب با 60 و 56 درصد کاهش تبخیر بهترین عملکرد را داشته و امولسیون اکتادکانول نیز با 36 درصد کاهش تبخیر در رده بعدی قرار می گیرد. با این حال امولسیون اکتادکانول در بعضی موارد عملکرد مشابه با روش های فیزیکی در کاهش تبخیر از سطح آب داشته است. بررسی تاثیر سرعت باد بر عملکرد مونولایر نشان داد که در سرعت های کم عملکرد مونولایر شبیه به توپ و سایبان بوده ولی به تدریج با افزایش سرعت باد، عملکرد مونولایر به شدت کاهش می یابد.
کلید واژگان: تبخیر، الکل های سنگین، بریج-35، توپ شناور، سایه بانToday, due to climate change, limited water resources and population growth, the problem of evaporation from water reservoirs has become a global issue. Various methods have been proposed to reduce evaporation from the water surface, which using heavy alcohols hexadecanol and octadecanol as a powder or solution is one of the common methods. Using these alcohols as a solution is more common because they are less displaced by wind and have a more uniform distribution. The emulsions used include hexadecanol, octadecanol and an equal combination of hexadecanol with octadecanol. Class A evaporation pans were used to evaluate the performance of the emulsions made in reducing evaporation from the water surface. In addition to chemical compounds in this study, physical methods such as floating balls and canopy were used. The experimental results showed that the octadecanol emulsion had better performance against water evaporation than other chemical compounds. Comparison of the performance of the emulsions and the physical methods showed that the two methods of canopy and floating balls had better performance than the chemical methods, although the octadecanol emulsion in some cases had similar performance to the physical methods in reducing evaporation from the water surface. The study of the effect of wind speed on the performance of the monolayer showed that at low wind speeds the performance of the monolayer is similar to that of floating balls and canopy, but gradually with increasing wind speed, the performance of the monolayer decreases sharply.
Keywords: Evaporation, Heavy alcohols, Brij-35, Floating Ball, canopy -
نشریه علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی)، سال بیست و ششم شماره 4 (پیاپی 102، زمستان 1401)، صص 161 -175
سدهای مخزنی در کنار تمامی مزایای که برای بشر داشته اند، مشکلاتی را نیز به همراه داشته است. یکی از مهم ترین این مشکلات در معرض قرار دادن سطح وسیعی از آب در مجاورت هوا است که باعث هدررفت مقدار زیادی آب بر اثر تبخیر می شود. یکی از روش های کاهش تبخیر از سطح آب، استفاده از روش های شیمیایی بوده که کاربرد الکل های سنگین از آن جمله به حساب می آیند. در این تحقیق از سه امولسیون اکتادکانول، هگزادکانول و ترکیب اکتادکانول و هگزادکانول به همراه بریج- 35 (دودسیل پلی اتیلن اکسید اتر) در کنار دو روش فیزیکی سایبان و توپ های شناور برای بررسی عملکرد امولسیون های مختلف استفاده شد. از آنالیز واریانس یک طرفه برای مقایسه میانگین تبخیر در روش های مختلف شیمیایی و فیزیکی و آنالیز واریانس دو طرفه برای بررسی اثرات اصلی و متقابل پارامترهای مختلف هواشناسی بر میزان تبخیر استفاده شد. مقایسه میانگین تبخیر در روش های مختلف نشان می دهد که دو روش فیزیکی سایبان و توپ های شناور عملکرد بهتری نسبت به روش های شیمیایی داشته و در بین روش های شیمیایی نیز روش اکتادکانول از عملکرد بهتری نسبت به دو مونولایر دیگر برخوردار بوده است. نتایج آنالیز واریانس یک طرفه نشان داد که از میان روش های شیمیایی مورد استفاده، تنها روش اکتادکانول با توپ های شناور در سطح احتمال 99 درصد (0/01> P) فاقد اختلاف معنادار است. از طرفی آنالیز واریانس دوطرفه نشان داد که دمای هوا و درصد رطوبت نسبی بیشترین تاثیر را روی میزان تبخیر داشته اند. بررسی تاثیر سطوح مختلف پارامترهای هواشناسی روی عملکرد روش های کاهش تبخیر نشان داد که در دماهای کم، مونولایر اکتادکانول عملکرد ضعیف تری را نسبت به دو روش فیزیکی کاهش تبخیر دارا بوده ولی با افزایش دما عملکرد آن بهبود پیدا کرده است. همچنین این مونولایر، در سرعت های باد کم، از عملکرد مناسبی در مقایسه با روش های فیزیکی برخوردار بوده ولی با افزایش سرعت باد، عملکرد آن به شدت تحت تاثیر قرار گرفته و کارایی آن کاهش می یابد، به گونه ای که در دماهای بیشتر از 37 درجه سانتی گراد، تغییر سرعت باد از 3/5 متر بر ثانیه به بیشتر از 8/7 متر بر ثانیه باعث افزایش بیش از 50 درصد میزان تبخیر شده است. تاثیر مونولایرها و روش های فیزیکی کاهش تبخیر بر ویژگی های کیفی آب از جمله اکسیژن محلول از اهمیت زیادی برخوردار است که بایستی در تحقیقات آینده بیشتر به آن پرداخته شود.
کلید واژگان: مونولایر، تبخیر، الکل های سنگین، بریج-35، آنالیز واریانسReservoir dams have had problems despite all the benefits for humans. one of the most important issues is exposing a large amount of water in contact with the air causing a large amount of water to evaporate. Using chemical methods including heavy alcohols is one of the evaporation suppression methods. In this study, three emulsions of octadecanol, hexadecanol, and a combination of octadecanol, and hexadecanol along with Brij-35 and two physical methods of the canopy and floating balls were used to evaluate the performance of different emulsions. A one-way analysis of variance was applied to compare the mean of evaporation in different chemical and physical methods and a two-way analysis of variance was performed to investigate the main and interaction effects of different meteorological parameters on the value of evaporation. The mean comparison of the evaporation in different methods showed that the two physical methods of the canopy and floating balls had better performance than the chemical methods, and the octadecanol was more efficient than the two other chemical methods. The results of one-way ANOVA showed that among the chemical methods, the octadecanol had no significant difference with floating balls at a 99% probability level (P <0.01). Two-way ANOVA indicated that air temperature and relative humidity had the greatest effect on evaporation. Examination of the effect of different levels of meteorological parameters on the performance of evaporation reduction methods showed that at low temperatures, octadecanol had poor performance than the two physical methods but with increasing temperature, its performance improved. In addition, this monolayer had a suitable performance at low wind speeds compared to physical methods. By increasing wind speed, its performance is severely affected and its efficiency decreases. So, at temperatures above 37° C, an increase in wind speed from 3.5 m/s to above 8.7 m/s has increased evaporation by more than 50%. The effects of monolayers and other evaporation suppression methods on the quality characteristics of the water including dissolved oxygen are significant and should be investigated in future research.
Keywords: Monolayer, Evaporation, Heavy alcohols, Brij-35, ANOVA -
آبشستگی یک پدیده طبیعی است که در نتیجه عمل فرسایش دهنده جریان آب در آبراهه های آبرفتی رخ می دهد. این پدیده یک تهدید جدی برای پایداری سازه های واقع در مسیر جریان مانند پایه ی پل ها محسوب می شود. یکی از مهم ترین و موثرترین عوامل تخریب و شکست پل ها، آبشستگی اطراف پایه های پل و تکیه گاه ها می باشد. امروزه با پیشرفت علم و تکنولوژی، استفاده از سیستم های هوشمند کامپیوتری برای مدل سازی پدیده های پیچیده و غیرخطی از اهمیت روز افزونی برخوردار شده اند. در این تحقیق با استفاده از داده های واقعی، کارایی سیستم های هوش مصنوعی که شامل ترکیبی از شبکه عصبی پرسپترون چندلایه و الگوریتم ژنتیک بوده مورد بررسی قرار گرفته شده است. از میان مدل های با تعداد نرون های مخفی متفاوت، شبکه عصبی مصنوعی با سه نرون مخفی دارای کمترین خطا می باشد. مقایسه مقادیر نسبت اختلاف میان مدل عصبی-ژنتیک پیشنهادی و معادلات متداول موجود نشان می دهد که دقت مدل عصبی-ژنتیک از کارایی بالاتری در مقایسه با سایر معادلات برخوردار می باشد. جذر میانگین مربعات خطا در مدل پیشنهادی 51/0 محاسبه گردید در حالیکه این مقدار برای معادلات تجربی موجود بالای 89/0 محاسبه شد.کلید واژگان: شکست پل، هوش مصنوعی، الگوریتم ژنتیک، شبکه عصبی پرسپترون چند لایهScouring is a natural phenomenon that occurs as a result of the erosive action of water flow in alluvial waterways. This phenomenon is considered a serious threat to the stability of structures located in the flow path, such as the foundations of bridges. One of the most important and effective factors in the destruction and failure of bridges is scouring around bridge foundations and supports. Today, with the progress of science and technology, the use of intelligent computer systems for modeling complex and non-linear phenomena has become increasingly important. In this research, using real data, the efficiency of artificial intelligence systems, which include a combination of multilayer perceptron neural network and genetic algorithm, has been investigated. Among the models with different number of hidden neurons, the artificial neural network with three hidden neurons has the least error. Comparing the values of the difference ratio between the proposed neuro-genetic model and the existing common equations shows that the accuracy of the neuro-genetic model has a higher efficiency compared to other equations. The root mean square error in the proposed model was calculated as 0.51, while this value was calculated above 0.89 for the existing experimental equations.Keywords: Bridge breaking, Artificial intelligence, Genetic Algorithm, multilayer perceptron neural network
-
دریچه های تنظیم سطح آب و کنترل دبی از مهمترین بخش های هر شبکه آبیاری به حساب می آیند که اغلب پس از بهره برداری دچار مشکل شده و تنظیم دقیق میزان دبی عبوری از طریق این دریچه ها تقریبا غیرممکن می گردد. مکانیزه کردن دریچه های سیستم های آبیاری سطحی تا حد زیادی می تواند باعث صرفه جویی در میزان آب مصرفی و افزایش راندمان گردد. بر همین اساس در این طرح سعی گردید با استفاده از تکنولوژی های نوین، دریچه ای طراحی و ساخته شود که با توجه به میزان دبی تعریف شده و سطح آب بالادست بتواند به صورت هوشمند عمل کرده و دبی مورد نظر را از خود عبور دهد. برای آب بندی دریچه از لاستیک های آب بند حبابی شکل استفاده گردید تا میزان هدررفت آب به کمترین مقدار خود برسد. قطعات مورد استفاده جهت مکانیزه کردن دریچه شامل: موتور، انکودر، سنسور التراسونیک، اینورتر و PLC می باشند. تمامی محاسبات مربوط به میزان بازشدگی دریچه توسط PLC انجام می گیرد و پس از آن دستورات لازم به الکتروموتور منتقل می شود. انکودر به موتور متصل بوده و با توجه به محاسبات صورت گرفته تعداد دورهای موتور را برای میزان بازشدگی مشخص کنترل می کند. جهت کنترل سیستم حرکتی دریچه از محیط TIA Portal استفاده گردید. برنامه نوشته شده در محیط TIA Portal کلیه تنظیمات مربوط به میزان دبی عبوری، میزان بازشدگی دریچه و حساسیت سنسور التراسونیک و دریچه را شامل می شود. برنامه به گونه ای نوشته شده است که بتواند انعطفاف پذیری دریچه در شرایط واقعی را تامین نماید. جهت بررسی میزان دقت دریچه، از مدل آزمایشگاهی استفاده گردید. با توجه به آزمایشات صورت گرفته، رابطه به دست آمده جهت میزان بازشدگی دریچه کالیبره گردید. ضریب تعیین و ریشه میانگین مربعات خطا برای معادله اصلاح شده به ترتیب برابر با 97/0 و 66/0 محاسبه گردید که نشان دهنده عملکرد مناسب دریچه خودکار ساخته شده بر اساس رابطه اصلاح شده می باشد.کلید واژگان: شبکه آبیاری، راندمان، PLC، محیط TIA PortalWater level and flow control gates are the most important parts of any irrigation network. Most of the gates located in the irrigation networks face problems after the operation. While mechanizing gates for surface irrigation systems can greatly save water consumption and increase water efficiency. In this project, it was tried to design and construct a gate using modern technologies, which can be intelligently operated and able to pass the desired discharge. Bubble rubber was used to seal the gate and minimizing water loss. Electromotor, encoder, ultrasonic sensor, inverter, and PLC were used to mechanize the gate. An ultrasonic sensor was applied to read the water level. All the computations of the gate-opening rate are performed by the PLC and then the instructions are transmitted to the electromotor. The encoder is connected to the electromotor and, according to the computations, controls the number of motor revolutions for a given opening rate. The TIA Portal environment used to control the gate motion system. The program written in the TIA Portal environment includes all the settings related to the flow discharge, gate opening, sensitivity of the ultrasonic sensor, and gate-opening rate to provide the flexibility of the gate in real conditions. In order to calibrate the constructed sluice gate according to the obtained equation, several experiments were used and finally, the coefficient of 0.625 was obtained as a correction coefficient. The coefficient of determination and root mean square error for the calibrated equation were calculated to be 0.97 and 0.66, respectively. These results showed the suitable performance of the automatic gate based on a calibrated equationKeywords: Irrigation network, Water efficiency, PLC, TIA Portal environment
-
مجله هیدرولیک، سال هفدهم شماره 3 (پاییز 1401)، صص 105 -120
امواج دریاها و اقیانوس ها از مهم ترین منابع انرژی تجدید پذیر هستند که می توانند در آینده جایگزین بخشی از سوخت های فسیلی شوند. جهت استفاده از انرژی امواج، روش ها و دستگاه های متعددی طراحی و ساخته شده است که غالبا دارای پیچیدگی های فراوان می باشند. ستون نوسانی آب به دلیل ساختار ساده مکانیکی به یکی از متداول ترین ابزارهای استحصال انرژی امواج در دنیا تبدیل شده است. با توجه به پیچیدگی های مربوط به شرایط هیدرودینامیک جریان و هوا در داخل این سیستم، نیاز است که از مدل های آزمایشگاهی جهت بررسی دقیق تر آن استفاده شود. در این تحقیق تاثیر ارتفاع دیواره انتهایی، موقعیت قرارگیری دستگاه و فرکانس امواج بر روی میزان توان خروجی با استفاده از مدل فیزیکی مورد بررسی قرار گرفته است. جهت بررسی تاثیر مستقیم و متقابل پارامترهای مختلف از تحلیل واریانس استفاده گردید. نتایج به دست آمده نشان می دهد که هر سه پارامتر مورد بررسی تاثیر معنادار بر روی توان خروجی داشته ولی تاثیر فرکانس و دیواره انتهایی بیشتر بوده است. علاوه بر این اثرات متقابل مربوط به دیواره انتهایی، اختلاف معنادار در سطح 01/0 داشته است. استفاده از دیواره 5 و 10 سانتیمتری به ترتیب باعث افزایش توان خروجی به میزان 88/0 و 48/1 نسبت به حالت بدون دیواره شده است. علاوه بر این وجود اثر متقابل میان ارتفاع دیواره انتهایی و عمق کارگذاری، باعث کاهش کارایی دیواره 10 سانتیمتری در حالت قرارگیری سیستم در عمق زیاد گردید. این نشان می دهد که جهت به دست آوردن بهترین کارایی می بایستی علاوه بر ارتفاع دیواره انتهایی، عمق کارگذاری نیز لحاظ شود.
کلید واژگان: ستون نوسانگر آب شناور، انرژی تجدیدپذیر، تبدیل انرژی امواج، مدل سازی آزمایشگاهی، تحلیل واریانسJournal of Hydraulics, Volume:17 Issue: 3, 2022, PP 105 -120IntroductionPopulation increasing along with the environmental crisis due to the use of fossil fuels has led humans to seek to use renewable energy sources. One of the most important sources of renewable energy is the waves of the seas and oceans, which can meet some of the human needs for energy resources. One of the key steps in the development of wave energy renewable technology is the design and validation of physical models. Although physical models can not accurately simulate all the details and performance of the original prototype, they can be a very valuable source of information for researchers, developers, and inventors in this area. Due to its simple mechanical structure, the oscillating water column has become one of the most common tools for converting wave energy in the world. The oscillating water column could be used as a breakwater on the shores in addition to generating energy from the waves. Due to the complexities related to the hydrodynamic conditions of air and airflow inside the system, it is necessary to use laboratory models to study it more precisely.
MethodologyIn the present study, laboratory flume model GUNT HM162 with a length of 12.5 m, width 0.31 m, and height 0.47 m with glass walls and the metal floor was used. A centrifugal pump with a flow rate of 165 m3/h and a height of 16 meters was used for the experiments. A wave generator with a frequency of 0.5 to 1.11 Hz was applied to create a wave in the laboratory flume. All experiments were performed at a constant flow depth of 200 mm. Three values were chosen for the distance of the OWC device from the water surface in the normal state (d), according to the chamber length (B). Therefore, distances of 10%, 25%, and 45% of the OWC chamber length were used as parameter d. To investigate the effect of back wall height (Z) on OWC efficiency, three physical models were made in three modes without back wall and with 5 and 10 cm back wall. In this research, the power generated by the wave inside the device was performed to evaluate the performance of the OWC. In addition, a two-way analysis of variance test was used to investigate the effect of independent parameters such as back wall height, the depth of the system, and the frequency of waves on the output power to determine the main and interaction effects.
Results and DiscussionThe results show that with increasing the installation depth of the system, initially the amount of output power increased but then had a decreasing trend. Accordingly, the depth with the best performance must be considered for OWC. In this study, it was found that 0.25 B (chamber length) installation depth has better performance than the other two cases. Comparison of the effect of the back wall on the performance of the device at a depth of 0.25B shows that the models with the back wall have better performance comparing with the model without a back wall. The performance of the two back walls at frequencies less than 0.8 is similar, but for higher frequencies, the 10 cm back wall has better performance than another back wall. All the main effects have a significant influence on the output power, which the frequency of the waves and the height of the back wall have a higher effect. The results related to the interaction effects of independent parameters show that the interaction effects have a high influences on the amount of output power. Among the interaction effects, (Z × d) and (Z × Frequency) have a significant effect on the output power, which indicates the effect of the back wall on the total power. The results of the margin averages show that at the maximum frequency used, the 5 and 10 cm back wall were increased the efficiency of the OWC by 98% and 182%, respectively, compared to the model without a back wall.
ConclusionsBased on the result of the experiments, the presence of the back wall has a high effect on the OWC output power so that in the best installation depth (d =0.25B) and frequency of 1.1 Hz, the 5 and 10 cm back wall, increases the output power by 1.18 and 1.83, respectively. Two-way analysis of variance was used to investigate the effect of different parameters on OWC efficiency. The result of two-way ANOVA shows that the frequency of the waves and the back wall had the greatest effect on the output power. On the other hand, the interaction of the back wall with the frequency and installation depth also had a significant difference at the level of 0.01. The performance of the two back walls used at low frequencies was similar, but for the higher frequencies, the 10 cm back wall performed better. Accordingly, it can be concluded that the presence of a larger back wall cannot produce more power in all frequencies.
Keywords: Oscillating Water Column, Renewable Energy, Wave energy conversion, Laboratory modeling, Two-way ANOVA -
این پژوهش به صورت فاکتوریل در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار در آزمایشگاه کشت بافت و گلخانه تحقیقاتی موسسه تحقیقات نیشکر خوزستان و اتاقک سرما، به منظور بررسی اثر تنش سرما بر شاخص های مورفولوژیکی، فیزیولوژیکی و بیوشیمیایی دو رقم حساس (Saccharum officinarum واریته CP69-1062) و متحمل (Saccharum spontaneum) نیشکر در شرایط کنترل شده طی سال زراعی 1399 - 1398 انجام شد. جهت اعمال تنش سرما، گیاهچه های هشت هفته ای نیشکر به مدت 24 ساعت در معرض دماهای صفر و 4- درجه سانتی گراد قرار گرفتند. تنش سرما به طور معنی داری باعث کاهش کلروفیل برگ، افزایش نشت الکترولیت و افزایش میزان مالون دی آلدیید در هر دو رقم حساس و متحمل و بویژه در رقم حساس شد. میزان پرولین و کل کربوهیدرات های محلول برگ نیز تحت تنش سرما در هر دو رقم حساس و متحمل و بویژه در رقم متحمل به طور معنی داری افزایش یافت. تنش سرما همچنین به طور معنی داری باعث کاهش فعالیت آنزیم کاتالاز نسبت به شاهد شد. فعالیت آنزیم-های پراکسیداز و آسکوربات پراکسیداز در اثر سرما نسبت به شاهد بیشتر شد که میزان آن در رقم متحمل به طور معنی داری بیشتر از رقم حساس بود. علاوه بر این تنش سرما به طور معنی داری باعث افزایش فعالیت آنزیم سوپراکسید دیسموتاز بویژه در رقم متحمل شد. شدت این تغییرات در دمای 4- درجه سانتی گراد بعلت تشکیل کریستال های یخ و متوقف شدن فعالیت های متابولیکی سلول کمتر بود. از لحاظ ظاهری نیز ارقام تحت تنش سرما، در دمای صفر درجه سانتی گراد نسبت به دمای شاهد تغییر چندانی نداشتند و کمی زرد و پژمرده شدند ولی در دمای 4- درجه سانتی گراد آثار تخریبی گیاهچه ها به وضوح مشاهده شد. نتایج بدست آمده نشان می دهد رقم S. spontaneum دارای مکانیسم دفاعی بهتر و کارآمدتری نسبت به رقم تجاری CP69-1062 بوده و در نتیجه به تنش سرما متحمل تر می باشد.
کلید واژگان: آنتی اکسیدانت ها، پرولین، تحمل به سرما، کربوهیدرات های محلول در آب، مالون دی آلدئید، نشت الکترولیتIntroductionCold is one of the most important and primitive factors limiting plant growth, especially tropical and subtropical plants. Sugarcane is a tropical and subtropical plant that produces 70% of the total world's sugar. So its impact on the global economy is transparent and undeniable. The main problem with most sugarcane cultivars is their extreme sensitivity to cold, which reduces the yield, sugar content and quality of their syrup. The long-term meteorological statistics of Khuzestan province in the past years, show that temperatures below 0°C occur in the sugarcane cultivation and industries almost every year. This factor has a direct effect on reducing sugar production as well as reducing final income. Among the commercial varieties of sugarcane, “Saccharum officinarum var CP69-1062” cultivar has high yield and produces a lot of sugar, but its main problem is its sensitivity to cold and encountering with this stress, which may reduce the yield and content of sugar that can be extracted from it. In contrast, “Saccharum spontaneum” is a wild cultivar with high sucrose content and resistant to biotic and abiotic stresses such as cold stress. So, according to aforementioned, this study was conducted to investigate the effect of cold stress on morphological, physiological and biochemical traits of two sugarcane cultivars CP69-1062 (cold-sensitive) and S. spontaneum (cold-tolerant) under controlled conditions, to: (1) Reporting putative Cold-tolerance cultivars, Aiming to expand their production and use them in breeding programs such as backcross and producing new tolerant cultivars, (2) Reporting The most important traits affected under cold stress and (3) Reporting stable traits under normal and cold stress conditions.
Materials and methodsThe experiment was performed as factorial experiment in a completely randomized design with three replications in the tissue Culture and biotechnology Laboratory and Research Greenhouse of Khuzestan Sugarcane Development Research and Training Institute, and cold chamber in the 2019-2020 crop year. To apply cold stress, sugarcane seedlings were placed in cold chamber and exposed to 0°C and -4°C for 24 hours. After the end of the stress period, sampling and analysis were immediately performed. Finally, morphological, physiological and biochemical traits of stressed and control samples such as malondialdehyde content (MDA), electrolyte leakage (EL), leaf pigments, catalase (CAT), peroxidase (POD), ascorbate peroxidase (APX), supraxide Dismutase (SOD), proline and total water soluble carbohydrates (Wsc) of the leaf were measured.
Results and discussionThe first effects of cold stress were observed on photosynthesis pigments among all cultivars. However, the sensitive cultivar had a greater reduction compared to tolerant cultivar. Cold stress significantly increased electrolyte leakage (EL) and malondialdehyde (MDA) content from 25 to -4°C in all cultivars, particularly in sensitive cultivar. Moreover, proline content and total water-soluble carbohydrates (WSC) of leaf showed significant increased under cold stress, particularly in tolerant cultivar. Under cold stress, Catalase (CAT) activity significantly decreased compared to control temperature, which was accompanied with negative correlation with proline content. In addition, Superoxide dismutase (SOD), Peroxidase (POD) and Ascorbate peroxidase (APX) activity was higher than control temperature in all cultivars, particularly in tolerant ones. The intensity of these changes were less at -4°C due to intracellular freezing, ice crystals formation and the abolition of cellular metabolic activities. Phenotypicaly, at 0°C, the leaves of the tolerant cultivar showed little change in appearance in comparision with control temperature (25°C). On the other hand, at -4°C the effects of seedling damage were clearly observed.
ConclusionsThe results showed that both sensitive (S. officinarum var CP69-1062) and tolerant (S. spontaneum) cultivars had different morphological, physiological and biochemical responses under cold stress compared to control temperature and to each other, that this case indicates different genomic structure, genetic capacity, and their other characteristics in cold tolerance. In addition, S. spontaneum cultivar had better and more efficient defense mechanism than commercial variety CP69-1062 and thus, was more tolerant to cold stress. Finally the set of these physiological and biochemical changes in both sensitive and tolerant cultivars, is to maintain survival and yield under cold stress.
Keywords: Antioxidants, Cold tolerance, Electrolyte leakage, Proline, Malondialdehyde, Water-Soluble Carbohydrates -
معرفی
مطالعه حاضر یک مورد کمای تکرار شونده خانوادگی را گزارش می کند که در آن سه دختر تشنجات سرکش نشان می دادند که منجر به کما میشد. پنل ژنی هدفمند برای صرع با کاربرد توالی یابی نسل جدید بکار برده شد تا واریانتهای مسبب بیماری در بیمارانمان را شناسایی کند.
روش کارپس از کسب رضایت نامه از بیماران، DNA ژنومی از خون وریدی استخراج شد و سپس برای شناسایی جهشهای مرتبط با صرع)، ابتدا، نواحی رمزکننده و مرزهای اگزون- اینترون از 72 ژن مرتبط با صرع با کاربرد کیت V4 سیستم غنی سازی هدفمند Sure Selectبه دام انداخته شدند. کتابخانه های کپچر شده روی یک سیستم ایلومنا HiSeq 4000 ،توالی یابی شدند، خوانشهای توالی یابی شده با یک ژنوم مرجع همتراز شدند.ابزار Picard بکار رفت تا خوانشهای مضاغف را حذف کند وفراخوانی واریانتها با کاربرد ابزار آنالیز ژنوم (GTAK) انجام شد. ANNOVAR بکار رفته شد تا واریانتها تفسیر کند، سپس واریانتهایی با فراونی آلل کمتر از 1% مطابق با پایگاهای داده های نوکلیوتید مانند dbSNP و هزاره ژنوم، جداسازی شدند. ابزار In silico بکار رفته شد تا بیماریزایی واریانتها را ارزیابی کند.
نتایجمطابق با پایگاه های داده پیشگویی کننده پاتوژنسیتی ، موتاسیون خاصی یا واریانت از نو در ژنهای مرتبط با صرع یافت نشد، ولی چندین پلی مورفیسم گزارش شدند.
نتیجه گیریبا وجود اینکه برخی واریانتهای یا پلی مورفیسمهایی در ژنهای مرتبط با صرع در بیمارانمان یافت شدند. ولی نتوانست ما را در تشخیص قابل قبول برای این شرایط یاری دهد. تحقیقات بیشتری جهت آشکارسازی علت بیماری ادامه دارد.
کلید واژگان: کمای تکرار شونده، توالی یابی نسل جدید، پنل ژنی، صرعIntroductionThe present study reports a case of familial episodic coma in which three girls manifesting refractory seizures followed by coma. Targeted gene panel of epilepsy using next-generation sequencing (NGS) technique was requested to identified disease -causing variant(s) in the patients.
Materials and MethodAfter obtaining a written informed consent from our patient, genomic DNA was extracted from venous blood, for identifying mutations in epilepsy genes, at first, coding regions as well as all intron–exon boundaries of the 72 genes were captured by Sure Select Target Enrichment System V4 kit (Agilent, Santa Clara, CA), then captured libraries were sequenced on an Illumina HiSeq 4000(Illumina Inc., San Diego, CA, USA), sequenced reads were aligned with a reference human genome and Picard tools was used to remove duplicated reads; variant calling was performed using the Genome Analysis Tool Kit (GATK). ANNOVAR was used to annotated variants, then all variants were filtered out based on minor allele frequency (MAF) <1 % according to data bases of nucleotide including dpSNP, 1000 Genome project. In silico tools was performed to evaluated pathogenicity of variant(s).
ResultAccording to databases of pathogenicity prediction of gene, no specific mutation in epilepsy genes was found in our patients, but several polymorphisms were reported.
ConclusionGiven polymorphisms in genes related to epilepsy were found in our study, failed to provide us with an acceptable diagnosis of this condition, further research is needed to reveal the cause of the disease.
Keywords: episodic coma, NGS, gene panel, epilepsy -
برآورد غلظت رسوب معلق یکی از مهمترین مباحث مهندسی رودخانه است که می تواند به عنوان شاخص تغییر کاربری اراضی ، مطالعات کیفیت آب و کلیه پروژه های مرتبط با سازه های رودخانه ای مورد استفاده قرار گیرد. در این تحقیق از تصاویر سنجنده مادیس (MODIS) و اطلاعات هیدرولوژیکی به همراه مدل درختی M5 جهت برآورد غلظت رسوب معلق در ایستگاه اهواز در رودخانه کارون استفاده شده است. در این مطالعه، 110 تصویر از سنسور مادیس در ماهواره Terra برای روزهای مربوط به اندازه گیری های میدانی بار معلق رسوب برای سال های 2000 تا 2015 استفاده گردید. پارامترهای ورودی مدل درختی در این مطالعه، دبی جریان و باندهای قرمز (R) ، مادون قرمز (NIR) و نسبت باندی NIR/R استخراج شده از تصاویر مادیس بوده است. سه معادله رگرسیونی توسط مدل M5 برای تخمین غلظت رسوب در ایستگاه اهواز ارایه شده است که می تواند در شرایط مختلف دبی جریان و نسبت NIR/R به کار رود. نتایج تجزیه و تحلیل آماری نشان می دهد که مدل M5 از روش منحنی سنجه رسوب که از رایج ترین روش های تخمین بار رسوب معلق است، عملکرد بهتری داشته است. شاخص کارایی ناش-ساتکلیف برای مدلM5 58/0 بدست آمد، این در حالی است که مقدار این ضریب برای روش منحنی سنجه رسوب برابر با 24/0 محاسبه گردید. نتایج نسبت اختلاف نشان می دهد که در دبی های بالا، کارایی روش منحنی سنجه رسوب به شدت کاهش می یابد، در حالیکه مدل درختی نتایج قابل قبولی را ارایه می دهد. تجزیه و تحلیل حساسیت عام در مدل M5 نشان می دهد که 93٪ از واریانس خروجی تابع تاثیرات اصلی پارامترهای ورودی و کمتر از 7٪ متعلق به اثرات متقابل است. در میان تاثیرات اصلی، دو پارامتر دبی جریان و نسبت باندی به ترتیب با 73٪ و 12٪ بیشترین تاثیر را بر روی واریانس خروجی داشته اند.کلید واژگان: غلظت رسوبات معلق، مدل درختی M5، سنجنده مادیس، حساسیت عامEstimation of suspended sediment concentration (SSC) is one of the most important issues of river engineering, which can be used as an indicator of land use change, water quality studies and all projects related to constructions in the rivers. In this research, M5 model tree and the Moderate Resolution Imaging Spectroradiometer (MODIS) data have been used to estimate the SSC at Ahvaz station on the Karun River. In this study, 135 cloud free images of the MODIS sensor on the Terra satellite were obtained for days corresponding to field measurements of SSC for the years 2000 to 2015. Input parameters of the model tree in this study were flow discharge derived from hydrological data and red (R), near infrared (NIR) bands and NIR/R ratio extracted from MODIS imagery. Three regression equations have been developed by M5 model tree to estimate SSC at Ahvaz station, which can be employed in different conditions of discharge and NIR/R ratio. The results of statistical analysis illustrates that the M5 model outperforms the sediment rating curve (SRC) method, which is the most common method of estimating suspended sediment load. Nash-Sutcliffe efficiency index for the M5 model tree of 0.58 has been achieved which was much better than that of SRC method (0.24). At high fluxes, the efficiency of the SRC method is significantly reduced, while the model tree provides acceptable results. Global sensitivity analysis on M5 model showed that, 93% of output variance just determined by the main effects of input parameters and less than 7% belong to the interaction effects. 73% and 12% of output variance specified by the main effects of flow discharge and NIR/R ratio, respectively.Keywords: Suspended sediment concentration. M5 model tree. MODIS. Global sensitivity
-
نشریه مهندسی عمران و محیط زیست دانشگاه تبریز، سال پنجاه و یکم شماره 2 (پیاپی 103، تابستان 1400)، صص 63 -72مدل سازی جریان رودخانه یکی از پیچیده ترین مسایل هیدرولیک به حساب می آید و انجام آن در تمامی پروژه های مهندسی رودخانه ضرورت دارد. تاکنون مدل های متعددی جهت مدل سازی هیدرولیک رودخانه ارایه شده اند که می توانند جریان را به صورت یک، دو و یا سه بعدی شبیه سازی کنند. در این تحقیق با توجه به زمان بر بودن اجرای مدل های دو و سه بعدی از مدل یک بعدی جهت شبیه سازی جریان در رودخانه کارون و در حدفاصل ایستگاه ملاثانی تا فارسیات استفاده شده است. با توجه به ماهیت یک بعدی مدل ریاضی مورد استفاده و عدم دقت مناسب در بعضی از قسمت های رودخانه که ماهیت جریان به صورت دوبعدی می باشد، از تصاویر ماهواره ای و شبیه سازی مقاطع به صورت سه بعدی استفاده گردید. براساس نتایج به دست آمده، نه تنها تفاوت محسوسی در مدت زمان اجرای مدل یک بعدی صورت نگرفته است، بلکه مدل توانسته است با توجه به توپوگرافی تعریف شده، مقادیر پارامترهای هیدرولیکی را در نقاط مختلف رودخانه ارایه دهد. نتایج شبیه سازی جریان در ایستگاه اهواز که به عنوان ایستگاه شاهد انتخاب گردید، نشان می دهد که مدل ارتفاعی به کار رفته در مدل ریاضی باعث افزایش دقت نتایج مدل سازی گردیده است. یکی از موارد مهم در شبیه سازی جریان مربوط به قوس های رودخانه بوده که با استفاده از تکنیک به کار گرفته شده، هیدرولیک جریان در قوس ها با دقت مناسبی شبیه سازی شده است. معیارهای آماری مورد استفاده در این تحقیق از قبیل جذر میانگین مربعات خطا و ضریب ناش- ساتکلیف نشان دهنده دقت قابل قبول مدل ریاضی در شبیه سازی جریان در رودخانه کارون می باشد.کلید واژگان: مدل سازی جریان رودخانه، مدل عددی، تصاویر ماهواره ای، قوس رودخانه، ضریب ناش- ساتکلیفJournal of Civil and Environmental Engineering University of Tabriz, Volume:51 Issue: 2, 2021, PP 63 -72Numerical models have the ability to simulate river flow by using mathematical relations under certain initial and boundary conditions. Investigating the capability of different models for simulating flow characteristics in a river reach such as flow depth, velocity and shear stress in river banks are one of the basic needs in river engineering. However, from the practical point of view, the minimum need for field information, the small computation, and the degree of trust of the application of mathematical models in the conditions of natural rivers is of great importance. The aim of this study is to integrate GIS and HEC-GeoRAS with HEC-RAS model in order to simulate the hydraulic parameters of the Karun River in Khuzestan province.Keywords: River flow simulation, numerical model, Satellite images, River Bend, Nash-Sutcliffe coefficient
-
تنش خشکی در اکثر مناطق جهان مهم ترین عامل کاهش عملکرد گیاهان زراعی محسوب می شود. به منظور بررسی اثر تنش خشکی بر برخی صفات مورفولوژیک و فیزیولوژیک گیاه کنجد آزمایشی در قالب طرح کاملا تصادفی با سه تکرار اجرا شد. در این آزمایش اثر سطوح مختلف تنش خشکی (سطح آبیاری 5، 10، 15 و 25 درصد ظرفیت زراعی) بر میزان فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانی شامل: کاتالاز، پلی فنل اکسیداز، آسکوربات پراکسیداز، پراکسیداز، برخی رنگیزه های فتوسنتزی (کلروفیل a، کلروفیل b، کلروفیل کل و کاروتنوییدها)، برخی تعدیل کننده های اسمزی شامل پرولین و همچنین برخی صفات مورفولوژیکی(تعداد برگ، طول ریشه، ارتفاع ساقه، ارتفاع بوته، طول برگ، عرض برگ، وزن خشک ریشه، وزن تر ریشه، وزن تر اندام هوایی، وزن خشک اندام هوایی، وزن تر بوته، وزن خشک بوته) بررسی شد. پس از کشت گیاه در گلدان، اعمال تنش خشکی (سطح آبیاری 5، 10، 15 و 25 درصد ظرفیت زراعی) در مرحله گیاهچه ای (چهار برگی) انجام گردید و سپس صفات مورد مطالعه اندازه گیری شد. نتایج تجزیه آماری نشان داد که تنش خشکی اثر معنی داری در سطح یک درصد بر کلیه صفات فیزیولوژیکی و مورفولوژیکی داشت. با افزایش تنش خشکی (تا سطح آبیاری 5 درصد ظرفیت زراعی) کاهش در صفات مورفولوژیکی و رنگیزه های فتوسنتزی نسبت به سطح شاهد بیشتر شد. با افزایش سطوح تنش خشکی افزایش طول ریشه در گیاه کنجد مشاهده شد، به طوری که بیشترین طول ریشه مربوط به سطح آبیاری 5 درصد ظرفیت زراعی و کمترین طول ریشه مربوط به سطح کنترل (سطح آبیاری 25 درصد ظرفیت مزرعه) بود. بیشترین فعالیت آنزیم های آنتی اکسیدانی و پرولین در بیشترین تنش خشکی (سطح آبیاری 5 درصد ظرفیت زراعی) مشاهده گردید. لذا براساس نتایج حاصله پیشنهاد می شود که میزان رشد گیاه در مراحل رشدی و نموی مختلف اندازه گیری و تاثیر تنش در هر دوره مشخص گردد تا تفسیر مناسبی از تاثیر تنش بر روی گیاه بدست آید.
کلید واژگان: آنزیم های آنتی اکسیدانی، تنظیم کننده های اسمزی، تنش غیر زیستی، رنگیزه های فتوسنتزی، کنجدDrought stress is the most important factor in decreasing crop yield in most parts of the world. In order to investigate the effect of drought stress on some morphological and physiological traits of sesame plant, an experiment was conducted in a randomized complete block design with three replications. In this experiment, the effects of different levels of drought stress (5%, 10%, 15%, and 25% field capacity) were investigated on the activity of antioxidant enzymes (catalase, polyphenol oxidase, ascorbate peroxidase, and peroxidase, some photosynthetic pigments (chlorophyll a, chlorophyll b, total chlorophyll, carotenoid), some osmotic regulators including proline, and some morphological parameters (number of leaves, root length, stem height, plant height, leaf length, leaf width, dry weight of root, fresh weight of root, fresh weight of shoots, dry weight of shoots, fresh weight of plant, and dry weight of plant). After planting in pots, drought stress (5%, 10%, 15% and 25% of field capacity) was applied at seedling (four-leaf) stage and then the desired traits were measured. Statistical analyses showed that drought stress had a significant effect on all physiological and morphological features at 1% level. Morphological traits and photosynthetic pigments decreased with increasing drought stress (irrigation up to 5% of field capacity). Increasing drought stress levels increased root length in sesame. The highest root length (3.375 cm) was related to 5% of field capacity irrigation and the lowest root length (2.5 cm) was related to control (25% of field capacity irrigation). The highest levels of antioxidant enzymes and proline were also observed at the highest levels of drought stress (5% of field capacity irrigation). Based on the findings, the plant's growth measurements are recommended to be carried out at various developmental stages to find the effects of stress at each stage so as to get an appropriate understanding of the effects of stress on the plant.
Keywords: Antioxidant enzymes, abiotic stress, Osmotic regulators, Photosynthetic pigments, Sesamum Indicum -
ضریب پخشیدگی طولی یکی از مهم ترین پارامترهای مدل سازی کیفی در رودخانه ها به حساب می آید. روش های متعددی جهت برآورد این پارامتر ارایه شده است که جهت تعیین کارایی آن ها عمدتا از معیارهای آماری دقت و خطا استفاده شده است که به تنهایی نمی تواند به عنوان معیار مقایسه روش های مختلف مورد استناد قرار گیرد. بر همین اساس در این تحقیق به منظور ارزیابی کارایی روش های مختلف برآورد ضریب پخشیدگی از قبیل: دنگ و همکاران (2001)، کاشفی پور و فالکونر (2002)، ساهین (2014)، ژنگ و هوای (2014)، M5 و برنامه ریزی ژنتیک، تلفیقی از معیارهای عدم قطعیت در کنار شاخص های آماری دقت و خطا مورد استفاده قرار گرفت. جهت بررسی میزان عدم قطعیت روش های مختلف برآورد ضریب پخشیدگی طولی از رویکرد تحلیل فاصله استفاده گردید. به این منظور برای داده های واقعی گزارش شده در تحقیقات قبلی، در ازای فرض عدم قطعیت در مقادیر اندازهگیری شده پارامترهای مستقل، باند تغییرات محتمل ضریب پخشیدگی طولی محاسباتی برای روش های مختلف به دست آمد. سپس، براساس مقایسه مقادیر واقعی ضریب پخشیدگی طولی که از منابع معتبر استخراج شده است، نسبت به موقعیت باندهای عدم قطعیت محاسباتی، 10 شاخص عدم قطعیت و دقت برای هر روش برآوردکننده محاسبه گردید. در ادامه، برای تعیین مناسب ترین روش برآورد ضریب پخشیدگی طولی با در نظرگرفتن عدم قطعیت نسبی کمتر و دقت نسبی بیشتر، کارایی روش ها با سه مدل تصمیمگیری چند معیاره شامل CUI، TOPSIS و VIKOR و پس از وزن دهی به 10 شاخص عدم قطعیت – دقت به روش وزن دهی که یک روش مبتنیبر وزن دهی ذهنی بوده و نسبت به روش AHP از محاسبات کمتری برخوردار می باشد، ارزیابی گردید. نتایج روش های تصمیم گیری چند معیاره، مطابقت بالایی با یکدیگر داشته به گونه ای که مدل ریاضی دنگ و همکاران و مدل تجربی ژنگ و هوای با داشتن حداکثر مقادیر CUI و شاخص های TOPSIS و کمترین مقادیر VIKOR از بهترین کارایی برخوردار بوده اند.
IntroductionIn recent years much attention has been paid to the environment, especially river and lake pollution. Rivers and streams are usually receiving the outlet of sewage systems which may cause pollutant levels to rise. Pollutant dispersion is a key element in water quality modeling and the longitudinal dispersion coefficient is an important factor in stream pollution modeling due to its effect on pollutant mixing intensity. Various methods proposed to estimate longitudinal dispersion coefficient in natural streams based on different procedures and different set of data. The performance of the methods presented in previous research is mainly based on precision indices that alone cannot be used as a comprehensive index for comparing different methods.
Materials and MethodsIn this study, in order to evaluate the performance of different methods, a combination of uncertainty criteria along with accuracy indexes were considered. First, the interval analysis approach was used to evaluate the uncertainty of different methods such as Deng et al. (2001), Kashefipour and Falconer (2002), Sahin (2014), Zeng and Huai (2014), M5 and Gene Expression methods. For ± 10% uncertainty in the independent parameters of estimating dispersion coefficient, for all 164 measured data, the probability bands of computational longitudinal dispersion coefficient was obtained for the 6 estimator methods. Then, by comparing the actual measured values with the position of the computational uncertainty bands, 10 uncertainty and accuracy indices were calculated for each estimator method. To determine the most appropriate method for estimating longitudinal dispersion coefficient with less relative uncertainty and greater relative accuracy, weighting was performed on 10 uncertainty-accuracy indices using the G1 weighting method, and then the performance of the methods was evaluated by three multi-criteria decision models including CUI, TOPSIS and VIKOR.
Results and DiscussionBased on the results, the M5 tree model has the lowest containing ratio among all methods and also has the lowest band, while the Kashefipour and Falconer (2002) model has the highest containing ratio and band values. In addition, for all methods except the method of Deng et al. (2001), the parameter of average deviation amplitude decreases with increasing containing ratio. Among the methods used, the M5 tree model has the lowest CR and the highest D. Based on the uncertainty and accuracy analysis, the method of Deng et al. (2001) was better than other methods and then the equation presented by Zeng and Huai (2014) with CUI = 0.717 had the best performance. The two data-driven methods of the M5 and GE are also ranked next. The results of TOPSIS method are completely in accordance with CUI method and there is no difference between the two methods. According to the VIKOR method, the two methods of Deng et al. (2001) and Zeng and Huai (2014) performed the best, followed by data-driven models. The only difference between the results of the VIKOR model and the two CUI and TOPSIS methods is the ranking of the two data-driven methods, so the GE model is more efficient than the M5 model in VIKOR method.
ConclusionThe results of the three multi-criteria decision-making methods were close to each other and in all the methods, the mathematical model of Deng et al. (2001) and the empirical model of Zeng and Huai (2014) were more efficient than the other methods. It is important to note that the uncertainties of decision-making models have not been examined in this study and the purpose of the present uncertainty study has been to quantify the inherent uncertainties of the methods and relationships for estimating the longitudinal dispersion coefficient.
Keywords: Multi-Criteria Decision Models, VIKOR, TOPSIS, CUI -
نشریه علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی)، سال بیست و سوم شماره 4 (پیاپی 90، زمستان 1398)، صص 331 -344
مدل های ارائه شده برای شبیه سازی هیدرولیک جریان در رودخانه ها، اغلب جریان را به صورت یک بعدی فرض کرده و پارامترهای هیدرولیکی را بر اساس معادلات یک بعدی سنت ونانت شبیه سازی می کنند. در این پژوهش از مدل دوبعدی HEC- RAS برای شبیه سازی جریان در رودخانه کارون و در حد فاصل ایستگاه ملاثانی تا فارسیات استفاده شده است. به منظور آماده سازی نقشه ارتفاعی با استفاده از تصویر ماهواره ای منطقه مورد مطالعه، از سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) و اطلاعات پروفیل های بستر رودخانه استفاده شد. نتایج مدل سازی در قوس های مورد مطالعه، نشان می دهد که مقادیر حداکثر سرعت در قوس بیرونی اتفاق می افتد که با مکانیزم جریان در قوس ها مطابقت دارد. بر اساس نتایج به دست آمده، نوع و تراکم شبکه بندی تاثیر چندانی روی مدل سازی عمق جریان نداشته است. با این حال ویژگی های شبکه مورد استفاده تاثیر بالایی بر توزیع سرعت دارا بوده، به گونه ای که شبکه منظم با تراکم بالا بهترین دقت را در شبیه سازی سرعت جریان داشته است. تحلیل های آماری صورت گرفته نشان دهنده دقت بالای مدل است به گونه ای که جذر میانگین مربعات خطا برای دبی جریان و سطح آب به ترتیب 17/95 متر مکعب بر ثانیه و 0/50 متر محاسبه شده است. علاوه بر این ضریب ناش- ساتکلیف نیز برای دبی جریان و سطح آب بالای 0/9 براورد شد که مقدار مطلوبی به حساب می آید.
کلید واژگان: مدل HEC- RAS، سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS)، شبکه بندی، قوس رودخانهHydrodynamic models proposed for simulating flow hydraulic in rivers assume the flow in one direction and simulate the hydraulic parameters based on the one-dimensional Saint-Venant equations. In this research, a two-dimensional HEC-RAS model was used to simulate the flow in the Karun River, between Mollasani and Farsiat stations. Geographic information system (GIS) and river cross sections were used to prepare the altitude map using the satellite image of the study area. Modeling results in river bends showed that the maximum velocity occurred in the outer bend, which coincided with the flow mechanism in the bends. Based on the results, grid type and density have little effect on flow depth modeling. However, the characteristics of the mesh used had a great influence on the velocity distribution, so that the regular high-density mesh had the best accuracy in simulating the flow velocity. Statistical analysis showed that the RMSE for the flow discharge and flow depth were 17.95 m3/s and 0.05 m, respectively. In addition, the Nash–Sutcliffe efficiency index was calculated to be above 0.9 for the discharge and flow depth, which could be considered as a desirable value.
Keywords: HEC-RAS model, GIS, Mesh grid, River bend -
در حال حاضر روش های متنوعی برای استحصال انرژی و تولید برق از انرژی امواج وجود دارد که یکی از ساده ترین و کاربردی ترین روش ها استفاده از ستون نوسانی آب می باشد. ستون نوسانی آب از یک محفظه تشکیل شده که بالا و پایین آمدن موج در داخل محفظه به ترتیب باعث تولید فشار دینامیکی مثبت و منفی شده که به نوبه خود می تواند باعث چرخش توربین قرار گرفته در انتهای مجرا گردد. در این تحقیق جهت بررسی تاثیر زبانه انتهایی بر میزان کارایی سیستم سه مدل فیزیکی بدون زبانه انتهایی، زبانه 50 و 100 میلی متری در فرکانس های مختلف به کار گرفته شد. علاوه بر این از آنالیز ابعادی جهت برآورد فشار دینامیک ایجاد شده با توجه به پارامترهای موثر استفاده گردید. جهت بررسی کارایی سیستم و ارائه رابطه نهایی فشار دینامیک تولید شده بر اساس آنالیز ابعادی، فشار دینامیک در مجرای انتهایی در دو حالت دم و بازدم اندازه گیری شد. نتایج تحقیق نشان داد که وجود زبانه باعث افزایش قابل توجه فشار دینامیکی در مجرای سیستم می گردد و با افزایش ارتفاع زبانه، کارایی سیستم نیز افزایش می یابد. در حالت دم، وجود زبانه انتهایی باعث افزایش نسبت فشار در بعضی از فرکانس ها تا 2 برابر و برای حالت بازدم تا 4 برابر گردیده است. براساس رابطه به دست آمده توسط آنالیز ابعادی و تحلیل حساسیت صورت گرفته مشخص شد که ارتفاع موج و ارتفاع زبانه انتهایی بیشترین تاثیر را بر روی فشار دینامیک دارا هستند. نتایج به دست آمده نشان می دهد که جهت رسیدن به بهترین کارایی سیستم، می بایستی ارتفاع زبانه انتهایی با توجه به فرکانس و ارتفاع امواج تعیین گردد.کلید واژگان: انرژی موج، ستون نوسانی آب، فشار دینامیک، تحلیل حساسیتThere are different methods to extract energy and generating electricity from waves, which one of the simplest and most practical methods is oscillating water column (OWC). The OWC system consists of a chamber in which the wave motion inside the chamber produces a positive and negative dynamic pressure. This pressure causes turbine rotation placed at the end of the duct. In this study, three physical models; without back wall, 50 mm and 100 mm wall draft at different frequencies were used to investigate the effect of the back wall draft on the system performance. In addition, dimensional analysis has been performed to estimate the dynamic pressure based on the effective parameters. In order to evaluate the system efficiency and present the dynamic pressure formula based on dimensional analysis, the dynamic pressure at the end of chamber in both inhale and exhale modes were measured. The results of this research showed that the existence of back wall causes a significant increase in dynamic pressure and as the wall height increases, the system performance improves. In the inhale mode, the presence of the back wall causes an increase in the pressure ratio at some frequencies up to two times and for exhale mode up to four times. Based on the formula derived from dimensional analysis and sensitivity analysis, the wave height and the back wall draft have the most effectiveness on dynamic pressure. The results show in order to obtain the best system efficiency, the height of the back wall draft should be determined according to the wave height and frequency.Keywords: Wave energy, Oscillating water column, Dynamic pressure, Sensitivity analysis
-
جو (Hordeum vulgare) گیاهی یک ساله از خانواده Poaceae است. این گیاه از غلات مهم مورد استفاده انسان بوده و در بسیاری از موارد جایگزین گندم شده است. محدودیت های مربوط به روش های آزمایشگاهی شناسایی برهمکنش های پروتئینی را با مشکل روبه رو کرده است. در سال های اخیر روش های محاسباتی گام موثری در پرکردن خلا موجود برداشته و نقش مهمی در زمینه پیش بینی و شناسایی برهمکنش های پروتئینی ایفا کرده است. در این مطالعه به منظور ساخت شبکه برهمکنش پروتئین- پروتئین گیاه جو از اطلاعات برهمکنش های پروتئین- پروتئین مربوط به شش ارگانیزم مدل شامل ساکارومایسس سروزیه (Saccharomyces cerevisiae)، سینورابتیدیس الگانس یا نماتد (Caenorhabditis elegans)، دروزوفیلا ملانوگاستر یا مگس میوه (Drosophila melanogaster)، انسان (Homo sapiens)، برنج (Oryza sativa) و آرابیدوپسیس تالیانا (Arabidopsis thaliana) استخراج شده از پایگاه داده Intact استفاده شد و استخراج اطلاعات ارتولوگ های گیاه جو با ارگانیزم های مدل با استفاده از Inparanoid صورت گرفت. روش اینترولوگ که در این مطالعه مورد استفاده قرار گرفته است، از منطبق کردن برهمکنش های پروتئینی ارگانیزم های مدل بر ارتولوگ های گیاه جو استفاده کرده و منجر به پیش بینی 247745 برهمکنش پروتئین- پروتئین شد که پس از حذف برهمکنش های تکراری 235966 برهمکنش غیرتکراری بین 7350 پروتئین به دست آمد. مطالعه صورت گرفته اولین گزارش ارایه شده در زمینه پیش بینی شبکه برهمکنش پروتئین- پروتئین گیاه جو است.
کلید واژگان: ارگانیزم های مدل، اینترولوگ، برهمکنش پروتئین- پروتئین، روش های محاسباتیHordeum vulgare is a one-year-old herb of the Poaceae family. It is an important cereal used by humans which has been applied in many cases instead of wheat. The limitation of experimental methods is one of the important problems for identifying protein-protein interactions. So, in recent years, computational methods have played an important role in predicting and identifying protein-protein interactions. In this study, for constructing protein-protein interaction (PPI) network, the experimental PPI information of six model organisms includes Saccharomyces cerevisiae, Caenorhabditis elegans, Drosophila melanogaster, Homo sapiens, Oryza sativa, and Arabidopsis thalian were extracted from the Intact database. Inparanoid was used for identifying barley orthologous proteins with model organisms. The Interolog method which was used in this study can predict protein-protein interactions by mapping protein interactions of the model organisms on orthologous proteins. After removing repetitive interactions, the final predicted barley PPI network contained 235966 interactions between 7350 proteins. This study is the first report presented on protein-protein interaction prediction in barley.
Keywords: Computational Methods, Interolog, Model Organisms, Protein-Protein Interaction -
مهندسی هدف دار ژنوم تغییر دقیق ژنوم در بسیاری از موجودات زنده با استفاده از نوکلئازهای مهندسی شده که امروزه به عنوان یک تکنولوژی نوظهور با قابلیت و قدرت بالا مطرح شده، است. همه ابزارهای مهندسی ژنوم مبتنی بر ایجاد شکست دورشته ای (DSBs) در جایگاه هدف و سپس ترمیم متعاقب آن از طریق یکی از دو مسیر نوترکیبی همولوگ (HDR) یا اتصال انتهاهای غیرهمولوگ (NHEJ) هستند که از این طریق قادرند تا تغییرات ژنتیکی مورد نظر و دلخواه را ایجاد کنند. ابزارهای اصلی ویرایش ژنوم شامل اندونوکلئازهای انگشت روی (ZFNs)، اندونوکلئازهای افکتور شبه فعال کننده رونویسی (TALENs) و سیستم کریسپرکاس/Crispr)Cas9)هستند. این قبیل ابزارها با ایجاد تغییرات دقیق در اطلاعات ژنتیکی برای اهداف مختلف، تحول بزرگی را در علوم مختلف به خصوص پزشکی، تحقیقات بیولوژیک و بیوتکنولوژی ایجاد نموده اند. بهبود بیماری نقص ایمنی اکتسابی (AIDS) از طریق تخریب ژن CCR5 با میانجی گری ZFN یکی از مثال های شاخص به منظور نشان دادن قابلیت بالای ZFNs در ویرایش ژنوم است. تغییر ژنوم در موجودات زنده غیرمدل با پیدایش TALENs در سال 2010 امکان پذیر شد. سپس در سال 2013، سیستم CRISPR/Cas9 باعث شد تا دوره جدیدی از تحقیقات مربوط به ویرایش ژنوم آغاز شود، به طوری که از آن به عنوان انقلابی در بیولوژی یاد می شود. همچنین به زودی ویرایش ژنوم امکان درمان بیماری های ژنتیکی را نیز فراهم خواهد آورد. چشم انداز ویرایش ژنوم در تولید محصولات و دام های با ویژگی های مفید نیز امید بخش است. به عنوان مثال می توان به تولید قارچ خوراکی مقاوم به قهوه ای شدن اشاره نمود، که این محصول با غیرفعال کردن ژن های کدکننده پلی فنول اکسیداز تولید شده است. تولید کلزا و برنج مقاوم به علفکش با سیستم CRISPR/Cas9 نیز از این موارد است. این قبیل محصولات تحت عنوان محصول ویرایش شده ای که تراریخته (GMOs) نیستند، شناخته شده اند. در این مرور به ابزارهای اصلی ویرایش ژنوم، خلاصه ای از کاربرد آنها در بهبود محصولات زراعی و نسل آینده اصلاح گیاهان زراعی و منابع اصلی محاسباتی آنها پرداخته خواهد شد.
کلید واژگان: الگوریتم، پایگاه داده، تکنیک های ویرایش ژنوم، نرم افزار، ویرایش هدفدار ژنومGenome editing using targetable nucleases is an emerging technology for precise genome modification in many organisms with hight ability and capability. All targeted genome engineering relies on the introduction of a site-specific double-strand break (DSB) in a pre-determined genomic locus by a rare-cutting DNA endonuclease. Subsequent repair of this DSB by non-homologous end joining (NHEJ) or homology-directed repair (HDR) generates the desired genetic modifications such as gene disruption, gene insertion, gene correction, etc. Three types of endonucleases, namely ZFNs (zinc finger nucleases), TALENs (transcription activator-like effector nucleases), and the CRISPR (clustered regularly interspersed short palindromic regions) associated (Cas9) system have been predominantly utilized for gene editing. Targeted genome engineering or editing enables researchers to modify genomic loci of interest in a precise manner, which has a turning point in medicine, biological research, and biotechnology. Treatment of human immunodeficiency virus (HIV) infection with ZFN-mediated CCR5 gene disruption is one of the indicator examples of the ability of ZFNs in genome editing. The emergence of TALENs in 2010 has enabled the genome modification of non- model organisms, while the emergence of the CRISPR/Cas9 system in 2013 as a revolutionary genome-editing tool has allowed us to anticipate the forthcoming new era of genome editing research. Soon, it is likely that tgenome editing also will provide the possibility of treating genetic diseases. Genome editing is also hoped to be available for use in the generation of crops and livestock with useful traits. An example would be the production of edible fungi resistant to browning by inactivation of the genes encoding polyphenol oxidase in 2016 under the non-GMO genetically edited crop plants and production of herbicide-resistant rice and rapeseed using CRISPR/Cas9 systems. In this article, we review essential genome editing tools, summarize their applications in crop improvement, as well as, next-generation crop breeding and their computational resources will be discussed.
Keywords: Algorithm, Database, Genome Editing Techniques, Software, Targeted Genome Editing
- در این صفحه نام مورد نظر در اسامی نویسندگان مقالات جستجو میشود. ممکن است نتایج شامل مطالب نویسندگان هم نام و حتی در رشتههای مختلف باشد.
- همه مقالات ترجمه فارسی یا انگلیسی ندارند پس ممکن است مقالاتی باشند که نام نویسنده مورد نظر شما به صورت معادل فارسی یا انگلیسی آن درج شده باشد. در صفحه جستجوی پیشرفته میتوانید همزمان نام فارسی و انگلیسی نویسنده را درج نمایید.
- در صورتی که میخواهید جستجو را با شرایط متفاوت تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مطالب نشریات مراجعه کنید.