به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

تنها با پرداخت 70 هزارتومان حق اشتراک سالانه به متن مقالات دسترسی داشته باشید و 100 مقاله را بدون هزینه دیگری دریافت کنید.

برای پرداخت حق اشتراک اگر عضو هستید وارد شوید در غیر این صورت حساب کاربری جدید ایجاد کنید

عضویت
فهرست مطالب نویسنده:

عادل مرادی سبزکوهی

  • امین باقرزاده انصاری، جواد ظهیری*، عادل مرادی سبزکوهی، میترا چراغی

    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 واریانس
    Amin Bagherzadeh Ansari, Javad Zahiri *, Adell Moradi Sabzkouhi, Mitra Cheraghi
    Introduction

    In 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.

    Methodology

    The 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 discussion

    The 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.

    Conclusions

    The 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
  • فرشته عزیزیه، جواد ظهیری*، عادل مرادی سبزکوهی، مهدی زمانی فکری
    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 ها

    پروژه 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 ها

    بر 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 گیری

    نتایج 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 فشارشکن
    Fereshteh Aziziye, Javad Zahiri *, Adell Moradi-Sabzkouhi, Mehdi Zamani-Fekri
    Introduction

    The 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.

    Methodology

    The 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.

    Results

    When 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.

    Conclusions

    The 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
  • میترا چراغی*، جواد ظهیری، عادل مرادی سبزکوهی، شهرام مرادی

    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، Liou
    Mitra Cheraghi *, Javad Zahiri, Adell Moradi Sabzkouhi, Shahram Moradi

    Rivers 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
  • فرشته عزیزیه، جواد ظهیری*، عادل مرادی سبزکوهی، مهدی زمانی فکری
    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 CO2
    Fereshteh Aziziye, Javad Zahiri *, Adell Moradi, Mehdi Zamani Fekri
    Electricity 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
  • شمیم شیرجندی، عطاءالله خادم الرسول*، عادل مرادی سبزکوهی، هادی عامری خواه

    با توجه به وقوع فرسایش خاک در حوضه های آبریز و تاثیرات درون حوضه ای و برون حوضه ای آن، لذا مکانیابی بهینه ی سازه های حفاظتی به منظور کنترل فرسایش و باررسوب از اهمیت بالایی برخوردار است. از جمله شیوه های حفاظت سازه-ای، گابیون ها هستند که نقش موثری را در کاهش سرعت جریان آب و به دام انداختن رسوبات دارند. در این پژوهش به-منظور مکانیابی بهینه ی احداث سازه های گابیونی در حوضه امامزاده ی باغملک با مساحت تقریبی 104 کیلومترمربع از کوپلینگ تکنیک های تحلیل سلسه مراتبی (AHP) و الگوریتم ژنتیک (NSGA-II) استفاده شد. معیارهای بهینه سازی تابع هدف مشتمل بر حداقل فاصله از جاده، حداقل فاصله از مکان مسکونی، حداکثر طول کانال اصلی، حداکثر باررسوب، حداکثر حجم آب خروجی و حداکثر فرسایش خاک کانال توسط تکنیک AHP به منظور انجام فرایند تصمیم گیری اولویت بندی شدند. نتایج مقایسه ی ماتریس زوجی و اولویت بندی نشان داد که طول کانال اصلی به عنوان موثرترین معیار (Criteria) بر مکانیابی سازه ی گابیون است. اولویت اول به عنوان بحرانی ترین کانال که بیشترین باررسوب را تولید می-نماید، در نظر گرفته شد، در نتیجه گران ترین سازه در آن احداث می گردد. الگوریتم بهینه ساز NSGA-II بر مبنای طول کانال و حجم آب خروجی، تقدم کانال های بحرانی و مکان آنها را از کانال شماره 1 تا 35 در میان 5110 سایت موردنظر برای احداث گابیون، تعیین نمود. نتایج تایید می نماید که استفاده از تکنیک های شبیه سازی-بهینه سازی برای طراحی، به انتخاب بهترین مکان ها برای احداث سازه ی گابیون به عنوان بهترین شیوه ی مدیریتی کمک می نماید.

    کلید واژگان: مدل GeoWEPP، بهینه سازی، تصمیم گیری چند هدفه، الگوریتم NSGA-II، تحلیل سلسله مراتبی (AHP)
    Shamim Shirjandi, A Khademalrasoul *, Adel Moradi Sabzkuhi, Hadi Amerikhah
    Introduction 

    Soil degradation is a phenomenon which destructs the soil structure and mitigates its capacity for production. Among several processes that cause soil degradation, soil erosion as one of the most common forms of soil degradation leads to loss of soil surface and including on-site and off-site effects. Although soil erosion is a natural process on the earth, but destructive human activities such as burning agriculture residue, deforestation, overgrazing, and lack of proper soil conservation practices; accelerate the soil erosion and enhance the negative outcomes of erosion. Selecting and implementing of management scenarios requires assessment of soil losses from different management operations. Generally, management practices consist of structural and non-structural methods that used to reduce erosion, prevent nutrient removal, and increase soil infiltration capacity. Application of simulation models is an appropriate technique to evaluate erosional conditions. GeoWEPP is a process-based, distributed parameters and continuous simulation model of water erosion in watersheds with the possibility to simulate hillslopes and hydrographical network. Locating problems in real world usually face with a large amount of information and decision space that need to be optimized using evolutionary algorithms due to the variety of aims considered. Considering diversity of evolutionary algorithms, NSGA-II is one of the most common and a usable multiobjective evolutionary algorithm (MOEA) which is very powerful tool for solving problems with conflicting objectives. Development of simulation models along with optimization algorithms that are capable of analyzing very complex systems, have found to be very efficient in real world problems. Simulation-optimization models are powerful tools for solving problems for least cost and best performance.

    Methods and materials

    To predict sediment yield and runoff in the studied watershed, the GeoWEPP integrates WEPP model with TOPAZ (Topography Parameterization), CLIGEN (Climate Generation) and GIS tool (ArcGIS). The GeoWEPP model provides the processing of digital data including DEM ASCII file, soil ASCII file and landcover ASCII file. To generate climate file, the CLIGEN module which is a stochastic weather generation model was utilized. Furthermore in TOPAZ part the CSA (critical source area) and MSCL (minimum source channel length) to delineate streams and also the outlet point of studied watershed were defined using GeoWEPP linked to ArcGIS. Using the basic maps including DEM, slope, soil great groups and soil database the GeoWEPP model simulates and generates the hillslopes automatically; therefore this is an important advantage of GeoWEPP compared to WEPP model which is capable of performing the simulation of watershed components spontaneously. In this study in order to optimize the placement of Gabions, 118 channels and 5110 candidate sites for gabion construction were simulated and evaluated. For optimization process; regarding the number of objectives firstly the AHP technique was used to prioritize the effective factors on the placement of Gabions. Analytical hierarchy process is a structured technique for organizing and analyzing complicated decisions based on mathematical calculations. The AHP depicts the accurate approach for quantifying the weights of criteria and estimates the relative magnitudes of factors through pair-wise comparisons. The AHP technique includes creating hierarchical structure, prioritizing and calculating relative weights of the criteria, calculating the final weights and system results compatibility. The main criteria (objectives) for our study were minimum distance from road, minimum distance from residential area, maximum length of main channel, maximum sediment yield, maximum discharge volume and maximum volume structure. Indeed using the AHP technique it was possible to restrict the decision making space and the number of possible options, therefore simplify the optimization process. Then NSGA-II (Non-dominated Sorting Genetic Algorithm) was applied in order to find the best solutions, i.e. the Pareto front, of alternatives for optimal location of structures based on the two objectives with higher priority and distance constraint.

    Results and discussion 

    The results of paired comparison matrix and prioritizing showed that the length of main channel in the watershed is the main effective criterion in locating Gabion structures. The first priority is considered as the most critical channel which produces the highest sediment yield; therefore the most expensive structure is established on that channel. After channel length, the volume discharge was the second priority of effective factors for gabion placement. Using the results of AHP, based on channel length and discharge volume the non-dominated sorting genetic algorithm (NSGA-II) was performed and the priority of critical channels and the specific position was determined from 1 to 35 among 5110 candidate sites for Gabion construction. Using the ArcGIS, slope map and the lowest width of the critical channels the place for gabion construction as a point was determined. Moreover the main output of GeoWEPP is the spatial distribution of sediment yield and based on this map the sediment yield was classified in the watershed. Based on this map the red color was the highest amount of sediment yield (more than 4 ton) in the watershed.

    Conclusion

    Results confirmed that application of simulation-optimization techniques helps to select the best sites to construct the Gabion as structural best management practice therefore is a cost-effective technique.

    Keywords: GeoWEPP model, Optimization, Multiobjective decision making, NSGA-II algorithm, Analytic Hierarchy Process
  • جواد ظهیری*، عادل مرادی سبزکوهی

    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.

    J. Zahiri*, A. Moradi Sabzkouhi
    Introduction

    In 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 Methods

    In 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 Discussion

    Based 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.

    Conclusion

    The 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
  • عادل مرادی سبزکوهی، علی حقیقی*
    در تحلیل هیدرولیک شبکه خطوط لوله، پارامترهای مستقل شبکه از جمله زبری لوله ها و تقاضای گره ها عموما به صورت مقادیر قطعی تلقی می شوند. این رویکرد برخورد قطعی، به ناچار به حصول نتایج قطعی برای پاسخ های هیدرولیکی شبکه از جمله هد فشاری گره ها منجر خواهد شد. این در حالی است که در واقعیت، ذات غیرقطعی بسیاری از این پارامترها سبب می شود که تغییرات قابل انتظار آنها در قالب تنش، در شبکه منتشر شده و بروز عدم قطعیت و تنش در پاسخ های هیدرولیکی شبکه را به دنبال داشته باشد. برای تحلیل این تنش ها در پژوهش حاضر به ارائه یک رویکرد بر مبنای روش تحلیل فاصله و استفاده از بهینه سازی به عنوان ابزار حل مسئله پرداخته شد. در این روش، بهینه سازی به گونه ای فرموله شد که مصارف گرهی، زبری لوله ها و تراز آب در مخازن هوایی متغیرهای تصمیم گیری مسئله تعریف شده و بازه نامعلوم فشار هر یک از گره های شبکه به عنوان اهداف مسئله جستجو شود. از سوی دیگر، تعداد زیاد گره های مصرف و اجرای تعداد زیادی مدل بهینه سازی تک هدفه به صورت متوالی، زمان زیادی را می طلبد. برای رفع این معضل، در این پژوهش از یک روش بهینه سازی چندهدفه با کارایی مناسب استفاده شد. اجرای روش پیشنهادی روی یک شبکه واقعی مورد مطالعه نشان داد که اعمال 15 درصد تنش در تقاضای گره ها و زبری لوله ها و 1 متر در تراز سطح آب مخازن هوایی، باعث ایجاد تنش هیدرولیکی در هد فشاری گره ها از 7/13- تا 2/10 درصد نسبت به هد فشار قطعی می شود به طوری که در عمل امکان شکست برای تامین حداقل فشار مجاز طراحی در 125 گره از 128 گره مصرف وجود دارد. نتایج نشان داد که روش ارائه شده در این پژوهش از دقت قابل قبولی در تحلیل تنش های هیدرولیکی شبکه برخوردار است.
    کلید واژگان: تنش هیدرولیکی، عدم قطعیت، تحلیل فاصله، تحلیل شبکه های توزیع آب، بهینه سازی چندهدفه
    Adell Moradi Sabzkouhi, Ali Haghighi *
    Hydraulic analysis of pipe networks is generally done considering certain values for independent parameters of the system such as roughness of pipes, nodal demands, etc. Such analysis would inevitably lead to certain hydraulic responses of the system, i.e. nodal pressures, etc. This is while, inherent uncertainties associated with independent parameters as expected stresses, spread over the system and result in hydraulic stress in nodal pressure heads as dependent uncertainties. Using optimization tools, this study presents a reliable approach based on interval analysis to deal with these uncertain hydraulic stresses. In the proposed approach, the optimization problem is formulated in a manner that the nodal demands, roughness of pipes and water levels in elevated tanks would be the decision variables while extreme nodal pressures for unknown intervals are explored as the objectives functions. The large number of junctions in the case of real pipe networks, leads to inefficient iterative use of single objective optimization engine. In order to this problem, this study exploits a many-objective approach with an appropriate performance. Applying the proposed approach on a real pipe network shows that ±15% variation in nodal demands and pipes’ roughness in addition to ±1m in water levels might produce hydraulic stress in pressure heads from -13.7% to +10.2% with regard to the crisp values. In such a condition, it is possible for 125 junctions out of 128, to fail in satisfying the minimum required pressure head. It is demonstrated that the proposed approach has acceptable accuracy for analyzing hydraulic stress in real water distribution networks.
    Keywords: Hydraulic Stress, Uncertainty, Interval analysis, Water Distribution Network Analysis, Many Objective Optimization
  • شبیه سازی کیفی شبکه های آبرسانی روستایی برای غلظت کلر باقیمانده / مطالعه موردی: روستای سیدعباس شهرستان شوش
    شهرام مرادی، ملک تاج اسکندری مکوند، عادل مرادی سبزکوهی
  • عادل مرادی سبزکوهی، سیدمحمود کاشفی پور، آتنا سلیمی چمکاکایی
    آگاهی از نوسانات زمانی کوتاه مدت تقاضا در شبکه های توزیع آب آشامیدنی، از ابتدایی ترین الزامات طراحی و بهینه سازی یک شبکه است. اصولا ظرفیت شبکه برای تعیین قطر خطوط لوله در بخش های مختلف آن با توجه به ضرورت توانایی سیستم در توزیع آب در شرایط حداکثر تقاضا، با اعمال ضریب حداکثر در متوسط تقاضای روزانه به دست می آید. شواهد موجود نشان می دهد که الگوی روزانه تقاضا که ضریب حداکثر تقاضای شبکه از آن نتیجه می شود، در اثر عوامل بسیار متفاوتی که مهم ترین آنها تعداد مشترکان است، از یک منطقه به منطقه دیگر، متغیر بوده و بیشتر مراجع و استانداردهای معتبر با تاکید بر لزوم محلی سازی این الگو، ضرایب حداکثر تقاضای روزانه، ساعتی و ضریب حداکثر خاص خود را پیشنهاد نموده اند. این پژوهش با توجه به اهمیت مطالعات منطقه ای روی ضرایب حداکثر، برای یک گروه از شبکه های روستایی در منطقه شمال شرق استان خوزستان انجام شد. پس از نصب جریان سنج های ثبات از نوع الکترومغناطیس با حداکثر خطای 3/0 درصد و اندازه گیری جریان تقاضا در فواصل زمانی 5/7 دقیقه به مدت یک سال، الگوی روزانه تقاضا و ضرایب حداکثر به دست آمد. تفاوت قابل ملاحظه بین ضرایب حداکثر نتیجه شده از این تحقیق با معیارهای پیشنهادی استانداردها و مراجع ملی و بین المللی، اهمیت منطقه ای کردن ضرایب حداکثر را به وضوح نشان می دهد. برای مثال، در خصوص کوچک ترین شبکه مورد مطالعه، ضریب حداکثر پیشنهادی استاندارد ملی 3-117، 3/27 درصد کمتر از ضریب حداکثر واقعی به دست آمده در پژوهش حاضر است. همچنین نتایج نشان داد که محاسبه ضرایب حداکثر، بدون توجه به اثر منفی تلفات فیزیکی آب به حساب نیامده، می تواند ضرایب حداکثر را بین 5/14 تا 5/24 درصد نسبت به واقعیت کاهش دهد.
    کلید واژگان: تقاضای آب، الگوی روزانه، ضریب حداکثر، شبکه توزیع آب
    Evaluation of the short-term fluctuations in water demand and consumption is one of the most important consideration in design and optimization of drinking water distribution networks. According to necessity of system ability to distribute water during peak demand conditions، the capacity and pipe sizing of network are determined based on multiplying Peak Factor in Average Daily Flow. It seems that Diurnal Demand Pattern through which Peak Factor is obtained، regionally varies due to many complicated reasons، mainly because of the number of subscribers. So، most of standards and references have recommended their own specific Daily Peak Factor، Hourly Peak Factor and Peak Factor with emphasis on localization of these terms. Considering the importance of regional studies on Peak Factors، this research was conducted for a group of rural networks in north-east part of Khuzestan Province، Iran. After installation of electro-magnetic flowmeter with maximum error of 0. 3% and measurement of demand flow in 7. 5-minute time intervals by data logger، during one-year period، Diurnal Demand Patterns and Peak Factors were determined. The considerable difference between Peak Factors resulted in this research and those recommended by national and some international standards or references، makes the importance of peak factor localization more and more obvious. For example، in the case of the smallest investigated network، the peak factor proposed by national standard 117-3 is 27. 3% less than the actual factor acquired in present study. Also، the results show that calculation of peak factors without any notice on the negative effects of physical loss of unaccounted-for water can sensibly reduce peak factors 14. 5% to 24. 5% compared to reality.
    Keywords: Water Demand, Diurnal Pattern, Peak Factor, Drinking Water Distribution Network
  • فریده یاراحمدی، احمد لندی، محمد امین آسودار، عادل مرادی سبزکوهی
    افزایش غلظت گازهای گلخانه ای باعث ایجاد اثر گلخانه ای در کره زمین و گرم تر شدن هوای آن شده است. در این میان، CO2یکی از مهم ترین گازهای سهیم در این فرایند می باشد. هدف از این تحقیق بررسی اثر روش های خاک ورزی و آبیاری بر میزان تصاعد CO 2 از خاک به اتمسفر در مراحل رویشی گندم با روش اتاقک بسته و کروماتوگرافی گازی می باشد. روش های خاک ورزی و آبیاری شامل خاک ورزی حفاظتی، خاک ورزی مرسوم، آبیاری غرقابی و آبیاری نشتی بود، این آزمایش با استفاده از طرح آزمایشی کرت های یک بار خرد شده در زمان و از طریق تجزیه مرکب، با سه تکرار و پوشش 45% بقایای سطحی، با 6 مرحله نمونه گیری از گازهای خاک، در سال زراعی 1389، در مزرعه تحقیقاتی دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی رامین خوزستان انجام شد. اندازه گیری مقدار آب آبیاری با روش سیفون مستغرق انجام شد. نتایج نشان داد که میزان تصاعدگاز CO2تحت تاثیر سیستم های خاک ورزی و آبیاری می باشد. در خاک ورزی مرسوم بدلیل به هم خوردگی بیش تر خاک، تصاعد گاز برای CO2، تا میزان 67% افزایش یافت. تحت آبیاری غرقابی میزان تصاعد گازCO2 نسبت بهسیستم آبیاری نشتی تا 33% افزایش نشان داد (0/05≤p). خاک ورزی حفاظتی توام با آبیاری نشتی کم ترین (0/05≤p)میزان تصاعد دی اکسیدکربن (مقدار آن 1143 میلی گرم در مترمکعب) را داشت. در صورتی که خاک ورزی مرسوم- آبیاری غرقابی، با متوسط 2592 میلی گرم در متر مکعب بیشترین مقدار CO2 را تولید نمود (0/05≤p).
    Increasing the concentrations and emissions of greenhouse gases makes the weather warmer and affects land uses. Carbon dioxide emission is recognized as one of the most important factors in global warming. The objectives of this research were to investigate the amount of CO2 emission from soil to atmosphere during the wheat growth under two different tillage and irrigation methods. In this study, an experiment with a combination of tillage practices (conventional and conservation tillage) and two irrigation practices (flooding and furrow irrigation), using 45% surface residue, with 6 times of sampling from soil gases and 3 replications was done. The Statistical design of split plot in time with covariance analysis was used. A closed chamber method and gas chromatography were applied at Ramin Agricultural University research station. In order to measure the amount of water used, the submerged siphon method was used. The results showed that, the overall carbon gas emissions were influenced by soil moisture and tillage systems. Conventional tillage systems caused more fluxes because of mixing soils, the increase for CO2, was 67%. The amount CO2 gas emission for the flooding system was 33% more than of that furrow irrigation. Conservation tillage with furrow irrigation produced the lowest (p≤0.05) carbon dioxide emission. This value was 1143 mg/ m3 whereas the conventional tillage-flood irrigation, with an average of 2592 mg/m3 showed the maximum (p≤0.05) emission.
  • عادل مرادی سبزکوهی، سیدمحمود کاشفی پور، محمود بینا
    شیب شکن ها از جمله مهم ترین و رایج ترین سازه های مستهلک کننده انرژی در شبکه های آبیاری و آبراهه های فرسایش پذیر هستند. اتلاف انرژی در عبور جریان از شیب شکن به دو صورت شامل تلفات ناشی از شکل هندسی ساختمان شیب شکن و تلفات ناشی از وقوع پدیده پرش هیدرولیکی در حوضچه آرامش پایین دست، رخ می دهد. شناخت بهتر پارامترهای مؤثر در تخمین خصوصیات هیدرولیکی جریان از جمله استهلاک انرژی ناشی از ساختمان شیب شکن و میزان افت انرژی پرش، کاهش ابعاد ساختمانی این سازه هیدرولیکی و حوضچه پایین دست آن را موجب شده و از این نظر صرفه جویی اقتصادی قابل توجهی را به همراه دارد. در این تحقیق برای بررسی تاثیر شرایط هندسی و هیدرولیکی شیب شکن ها در میزان استهلاک انرژی ساختمان شیب شکن، پس از شناخت پارامترهای مؤثر در این خصوص، برای 3 نوع رایج، شامل شیب شکن قائم، مایل مستطیلی و پلکانی با ساخت مدل های فیزیکی در 2 ارتفاع، 2 شیب مجرا و 2 تعداد پله متفاوت و انجام آزمایش ها در 90 دبی مختلف میزان استهلاک انرژی ساختمان شیب شکن، تعیین و مقایسه شد. نتایج نشان می دهد که در محدوده مشترک متغیرهای مورد بررسی بیشترین استهلاک انرژی مربوط به شیب شکن قائم است.
    کلید واژگان: سازه های هیدرولیکی، استهلاک انرژی، شیب شکن
    A. Moradi Sabz Koohi, S. S.M. Kashefipour, M. Bina
    Drops are the most important and common hydraulic structures used as energy dissipators in irrigation networks and erodible waterways. Dissipation of energy occurs in two different ways. One portion belongs to the geometric form of the structure (briefly called loss due to structure), whereas the other occurs due to happening of hydraulic jump downstream of the structure. The dimensions of drop structure and downstream stilling basin can be optimized if geometric and hydraulic characteristics are recognized properly. In this research, the effects of drop geometry and hydraulic characteristics on the loss due to structure were investigated. At first, the effective dimensionless parameters were specified. 14 physical models of more common drops including straight, inclined and stepped drops were then built in 2 heights of 51.5 & 25.5 centimeters and 2 bed slopes of 26.6 & 33.7 degrees. The number of steps in stepped models was chosen equal to 3 and 7. With establishment of 90 flow rate, the energy losses were compared. The results showed that in the range of variable parameters, the straight drop has the maximum amount of energy dissipation.
بدانید!
  • 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.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال