عباس افشار
-
در این تحقیق برای نخستین بار بهینه سازی فعالیت های مدیریت پیامد در شبکه توزیع آب شهری با رویکرد کاهش زمان بهینه سازی و مبتنی بر ظرفیت آرشیو مورد توجه قرار گرفته است. در این تحقیق از روش تلفیقی شبیه سازی-بهینه سازی برای مدیریت پیامد و از مدل شبیه سازی EPANET و الگوریتم بهینه سازی NSGA-II بر مبنای آرشیو استفاده شده است. دو تابع هدف به ترتیب به منظور حداقل کردن تعداد فعالیت های واکنشی (کاهش هزینه ها) و حداقل کردن جرم آلودگی مصرف شده توسعه داده شده است. تعداد 20 شیر قطع و وصل و 31 شیر آتش نشانی به ترتیب برای ایزوله کردن شبکه و تخلیه آلودگی در نظر گرفته شده است. بدون انجام برنامه مدیریت پیامد، در صورت بروز آلودگی در شبکه مقدار کل جرم آلودگی مصرف شده 81/3 کیلوگرم خواهد بود. با استفاده از 15 فعالیت واکنشی جرم آلودگی مصرف شده به 60/6 کیلوگرم رسیده است. برای استخراج فعالیت های بهینه بین این اهداف با NSGA-II رایج و حداکثر 15 فعالیت در حدود 73 دقیقه زمان نیاز است. به منظور کاهش این زمان و فراهم آوردن امکان انجام مدیریت پیامد در زمان واقعی از الگوریتم NSGA-II بر مبنای آرشیو نیز استفاده شده است. با استفاده از ظرفیت آرشیو، امکان عدم اجرای مدل شبیه سازی برای کروموزوم های مشابه فراهم می گردد. رویکرد پیشنهادی برای ظرفیت آرشیو با تعداد صفر، 100، 200، 500، 1000، 2000، 3000، 4000 و 5000 نشان می دهد که به طور کلی با افزایش جمعیت آرشیو از صفر به 5000، زمان استخراج منحنی تعامل بین اهداف از 73 به 35 دقیقه کاهش می یابد که حاکی از کاهش بیش از 50 درصدی است. نتایج نشان می دهد که در صورت انتخاب مقدار کوچکی برای ظرفیت آرشیو، به عنوان مثال، تعداد 50 یا 100، زمان مورد نیاز برای استخراج فعالیت های بهینه اندکی نسبت به حالت مبنا افزایش می یابد. دلیل این موضوع آن است که در صورت انتخاب مقدار کوچکی برای ظرفیت آرشیو، بخشی از زمان اجرای مدل شبیه سازی- بهینه سازی صرف پیدا کردن کروموزوم های مشابه خواهد شد و با توجه به ظرفیت کم آرشیو، افزایش زمان مورد نیاز برای استخراج کروموزوم های مشابه بیشتر از تاثیر کاهش زمان استفاده از ظرفیت آرشیو است. بر این اساس، با استفاده از ظرفیت آرشیو، امکان کاهش زمان بهینه سازی و مدیریت پیامد در شبکه در زمان واقعی فراهم می گردد.
کلید واژگان: مدیریت پیامد, شبکه آب شهری, شبیه سازی- بهینه سازی, ظرفیت آرشیوIn this research, for the first time, finding the optimal operation actions in WDN to decrease the optimization time is taken into consideration. Valve(s) and hydrant(s) are also employed for isolating and flushing the contamination out of the network. The proposed embedded simulation-optimization approach for consequence management in this study is compromised EPANET simulation model and archive-based non-dominated sorting genetic algorithm-II (NSGA-II). Two objective functions are considered in this paper. The first objective function, minimized numbers of field operational actions related to expenses of the optimal solutions, whereas the other one minimized “consumed contamination mass” take into account for public health and safety. 20 valves and 31 hydrants are designed to insulate the network and discharge pollution, respectively. Without a follow-up management program, the total amount of contamination consumed in the event of network contamination would be 81.3 kg. Using 15 reactive activities, the mass of contamination consumed has reached 60.6 kg. For extracting the Pareto front between these objective functions with general NSGA-II which is a constraint to a maximum of 15 operational actions, approximately 73 minutes is required. To decrease this optimization time, archive-based NSGA-II is taken into account. With an archiving concept, it is possible to not implement a simulation model for similar chromosomes. Sensitivity analysis on the archive capacity of 0, 100, 200, 500, 1,000, 2,000, 3,000, 4,000, and 5,000 chromosomes has been investigated. As an example, with an increase in archive capacity from 0 to 5000, the required time for extracting the optimal Pareto front is reduced from 73 to about 35 minutes, indicating a decrease of more than 50%. The results showed that if a small amount is selected for the archive capacity, for example, 50 or 100, the time required to extract optimal activities increases slightly relative to the base state. The reason for this is that if a small amount is selected for the archive capacity, part of the implementation time of the simulation-optimization model will be spent on finding similar chromosomes, and due to the low capacity of the archive, t is time to use the archive capacity. Using the archive, it is possible to reduce the time optimization and consequence management of the network in real-time operation.
Keywords: Consequence Management, Water Distribution Network, Simulation-Optimization, Archive Capacity -
تغییر اقلیم و اثر آن بر خشک سالی ها موجب استفاده بیش ازحد از منابع آب زیرزمینی شده و پایداری این منابع را به خطر انداخته است. مطالعات تغییر اقلیم نشان می دهد که در سال های اخیر، جهت گیری محورهای مطالعاتی این مبحث از صرف "ارزیابی اثرات" به "سازگاری" گرایش قابل توجهی داشته است. ازاین رو ارایه راهکارهای مناسب جهت افزایش سازگاری سیستم های بهره برداری تلفیقی منابع آب سطحی و زیرزمینی در مقابل اثرات نامطلوب این پدیده حایز اهمیت شده است. در مطالعه حاضر، با در نظر گرفتن سناریوهای تغییر اقلیم، سازگاری سیستم های بهره برداری تلفیقی منابع آب تحت دو رویکرد سیکلی و غیر سیکلی باهدف افزایش پایداری آب های زیرزمینی ضمن کاهش هزینه ها و کمبود آبی مقایسه گشته اند. در این راستا به منظور شبیه سازی تغییرات اقلیم حوضه آبریز ابهر رود، متغیرهای بارش و دما از نتایج سه مدل گردش کلی جو تحت سناریوهای انتشار گازهای گلخانه ای RCP2.6 و RCP8.5 در دوره 2031-2021 استخراج شده و ریزمقیاس سازی مکانی داده های موجود با استفاده از الگوریتم M5 درخت تصمیم صورت پذیرفته است. در گام بعدی برای پیش بینی مقادیر رواناب از مدل ترکیبی Wavelet-M5 جهت مدل سازی بارش-رواناب و همچنین از روش Kharrufa جهت محاسبه میزان تبخیر در فصول آینده استفاده شده است تا این مقادیر در گام بعدی به عنوان ورودی در اختیار مدل های بهینه سازی چندهدفه سیکلی و غیر سیکلی قرار داده شوند. نتایج نشان می دهند که اتخاذ رویکرد سیکلی به جای رویکرد رایج غیر سیکلی به طور قابل توجهی سازگاری سیستم های بهره برداری تلفیقی منابع آب را افزایش می دهد. به گونه ای که در رویکرد سیکلی حدود 18 درصد پایداری منابع آب زیرزمینی بیشتر از رویکرد غیر سیکلی تضمین می گردد.کلید واژگان: تغییر اقلیم, سازگاری, پایداری منابع آب زیرزمینی, رویکردهای سیکلی و غیر سیکلیClimate change and its effect on droughts has led to overuse of groundwater resources and endangered the sustainability of these resources. Climate change studies shows that the recent attempts are not solely concentrated on “impact assessment” and “adaptation” is winning more focus in the studies. Accordingly, presenting appropriate strategies is of importance for increasing of surface and groundwater conjunctive use system adaptability with adverse effects of this phenomenon. In the present study, the adaptability of cyclic and non-cyclic conjunctive use systems with the aim of increasing groundwater sustainability while reducing costs and water shortage have been compared by considering climate change scenarios. In this regard, in order to simulate climate change in the Basin of Abhar River, precipitation and temperature variables are extracted from the results of three global atmospheric circulation models under RCP2.6 and RCP8.5 greenhouse gas emission scenarios in the period 2021-2031. Data spatial downscaling was performed using the M5 decision tree algorithm. In the next step, the Wavelet-M5 hybrid model was used to predict runoff values for rainfall-runoff modeling. The Kharrufa method has also been used to calculate evaporation in future seasons. In the next step, these values were provided as input to the cyclic and non-cyclic multi-objective optimization models. Results showed that, CSS operation strategy improves the conjunctive use system adaptability, compared to the optimal operation strategy which employs the NCSS approach, so that in the cyclic approach, the sustainability of the groundwater resources is guaranteed by about 18% more than of the same in the non-cyclic approach.Keywords: climate change, adaptation, Sustainability of Groundwater Resources, Cyclic, Non-Cyclic Approaches
-
بهره برداری تلفیقی از منابع آب سطحی و زیرزمینی از زمان معرفی توسعه پایدار منابع آب مورد توجه زیادی قرار گرفته است. سیستم ذخیره سیکلی، گونه ای از سیستم های تلفیقی منابع آب است که در آن دو زیرسیستم آب سطحی و زیرزمینی ضمن تامین نیازهای تعهد شده، یک حلقه تعاملی بینابینی را به وجود می آورند. تبادل سیکلی آب تنظیم شده بین مخزن سطحی و زیرزمینی، عنصر اصلی سیستم ذخیره سیکلی است که آن را از بقیه سیستم های تلفیقی رایج منابع آب که در این پژوهش از آن تحت عنوان سیستم غیرسیکلی یاد شده است، متمایز می کند. در این پژوهش، مدل های طراحی بر مبنای اعتمادپذیری سیستم های ذخیره سیکلی و غیرسیکلی با اهداف کمینه کردن هزینه های ساخت و بهره برداری و ماکسیمم کردن اعتماد پذیری تخصیص آب به بخش کشاورزی فرموله شدند. نتایج نشان داد که عملکرد سیستم ذخیره سیکلی با ذخیره موثر آب در آبخوان در فصل (سال)های مرطوب و استفاده از آن در دوره های خشکسالی به طور قابل توجهی بهبود می یابد. به طوری که به منظور برآورده ساختن کامل نیاز آبی، هزینه طراحی سیستم با استراتژی سیکلی، 4/90 میلیارد ریال نسبت به استراتژی غیرسیکلی کاهش می یابد. همچنین با صرف هزینه مشخص، اعتماد پذیری در استراتژی سیکلی نسبت به استراتژی غیرسیکلی به صورت چشمگیری بهبود می یابد. علاوه بر این طراحی سیکلی سیستم در مقایسه با طراحی غیرسیکلی آن، به طور ضمنی احتمال وقوع سیل در پایین دست را به مقدار قابل توجهی کاهش می دهد.
کلید واژگان: توسعه پایدار, بهره برداری تلفیقی, سیستم ذخیره سیکلی, سیستم ذخیره غیرسیکلی, طراحی بر مبنای اعتمادپذیریConjunctive use of surface and groundwater has received growing attention since the introduction of sustainable development of water resources. Cyclic storage system is an extension to conjunctive use of surface and groundwater in which the surface water bodies and groundwater aquifer(s) satisfy the prespecified demands in an interactive loop. Cyclical exchange of regulated water between groundwater aquifer and surface reservoir is the key element of a cyclic storage system that differentiates it from the conjunctive use of surface and groundwater systems as usually practiced. In the present study, reliability-based design of the cyclic and non-cyclic storage systems models is formulated as a multi-objective programming and intends to minimize the construction and operation costs and maximize the reliability of water allocation to the agricultural sector. Results show that the performance of cyclic storage system significantly improves by more efficient storing of surface water in a groundwater basin in wet seasons (years) and using it during dry periods. So, in order to fully meet the present demands in cyclic strategy, we had to pay just under 90.4 billion rials, compared to the non-cyclic strategy. It is also shown that, for any given cost, the reliability with cyclic strategy well exceeds that of non-cyclic strategy. In addition, the cyclic design of the system implicitly reduces the probability of flooding downstream significantly rather than the non-cyclic strategy.
Keywords: sustainable development, Conjunctive use, Cyclic storage system, Non-Cyclic Storage System, Reliability-based design -
بخش کشاورزی، بزرگ ترین مصرف کننده منابع آب است. بنابراین تخصیص پایدار آب به این بخش، امری لازم و ضروری است. منابع تامین کننده نیاز آبی بخش کشاورزی منابع آب سطحی و زیرزمینی می باشند. مطالعات پیشین نشان داده اند که استفاده تلفیقی از منابع آب سطحی و زیرزمینی می تواند عرضه آب را مطمئن تر کرده و عدم قطعیت های آن را به شدت کاهش دهد. از رویکردهای بهره برداری تلفیقی از منابع آب های سطحی و زیرزمینی، می توان به دو رویکرد بهره برداری سیکلی و غیرسیکلی (سنتی) اشاره نمود. تفاوت اصلی این دو رویکرد در شیوه تغذیه مصنوعی آن هاست، به طوری که در سیستم های ذخیره غیرسیکلی، تغذیه مصنوعی فقط در مواقع سرریز آب از مخزن سطحی رخ می دهد و در مقابل در سیستم های ذخیره سیکلی، تغذیه مصنوعی می تواند در هر زمانی صورت پذیرد. به عبارت بهتر، در سیستم های غیرسیکلی، آب تنظیم شده هیچ گاه به سمت مناطق تغذیه مصنوعی هدایت نمی گردد. در این مطالعه، ضمن ارائه مفهوم و مدل برنامه ریاضی بهره برداری غیرسیکلی، پایداری تخصیص آب به بخش کشاورزی با رویکردهای سیکلی و غیرسیکلی کمی و مقایسه گشتند. نتایج نشان داد که در بهره برداری سیکلی از سیستم، با تغذیه آبخوان در فصول تر و استفاده از ذخیره آن در فصول خشک، به میزان قابل توجهی از هدررفت آب جلوگیری می شود. لذا با مدیریت و تنظیم بیشتر آب سطحی در بهره برداری سیکلی در مقایسه با بهره برداری غیرسیکلی، شاخص پایداری از 0.69 به 0.86 افزایش یافت.
کلید واژگان: کشاورزی, بهره برداری تلفیقی, بهره برداری سیکلی, بهره برداری غیرسیکلی, شاخص پایداریThe agricultural sector is the largest consumer of water resources. Therefore, Sustainable water allocation to this sector is more essential. Surface and groundwater are both important sources for agriculture water supply. Previous studies have emphasized that the conjunctive water use of surface and groundwater can reduce the risks associated with uncertain surface water supplies and their fluctuations. The cyclic and noncyclic(traditional) storage systems are two main kinds of conjunctive water use systems. The main difference between these storage systems is their method of artificial recharge which in the noncyclic storage system, the artificial recharge only occurs during the spill, but in the cyclic storage system, the artificial recharge can occur any time. In other words, the regulated water is not allocated to artificial recharge area in noncyclic method. In the current study it was tried to quantize and compare Sustainability of water allocation in the agriculture sector with cyclic and noncyclic approaches. The results indicated that in the noncyclic operation of the system, the aquifer is recharged in wet season and its storage used in dry season. Therefore, by management and regulation of surface water in cyclic operation compared with noncyclic operation, the sustainability index increases from 0.69 to 0.86, respectively.
Keywords: Agriculture, Conjunctive Operation, Cyclic Operation, Noncyclic Operation, Sustainability Index -
در اینپژوهش، بهینهسازی بهره برداری از مخزن در ساختار برداشت انتخابی با در نظر گرفتن جنبه های کمی و کیفی منابع آب مورد بررسی قرار گرفت. حل این مسئله بزرگ مقیاس، با استفاده از رویکرد شبیه سازی بهینه سازی مبتنی بر فرامدل با هدف ارتقاء تامین نیازهای آبی پایین دست و بهبود کیفیت جریان آب خروجی از مخزن مورد توجه این پژوهش بوده است. شبیه سازی هیدرودینامیک و کیفیت سیستم رودخانه- مخزن مورد بررسی، توسط مدل دو بعدی هیدرودینامیک و کیفیت آب CE-QUAL-W2 انجام و الگوریتم بهینهسازی چند هدفه هوش جمعی ذرات به عنوان ابزار بهینهسازی به کار گرفته شد. با توجه به لزوم فراخوانی های متعدد مدل CE-QUAL-W2 توسط الگوریتم بهینهسازی در رویکرد شبیهسازی- بهینهسازی و نیز حجم محاسباتی زیاد این مدل عددی در تخمین پارامترهای کیفیت آب جریان خروجی از مخزن، مدل/مدل های جایگزین تقریب غلظت پارامترهای کیفی جریان خروجی مخزن، از جمله اکسیژن محلول، نیترات، فسفات، BOD و آهندر پژوهش حاضر توسعه یافت. در ادامه ارتباط میان الگوریتم بهینهسازی و مدل های جایگزین تقریب کیفیت و مدل موازنه حجم آبی در مخزن دنبال شد. تابع هدف کیفی این مسئله بهینه سازی به صورت شاخص کیفیت تجمیع کننده زیرشاخص های غلظت پارامترهای متعدد کیفی تعریف شد. رویکرد پیشنهادی در این بررسی به منظور استخراج الگوی بهینه بهره برداری از مخزن در ساختار برداشت انتخابی در سیستم رودخانه- مخزن ایلام مورد آزمون قرار گرفت. نتایج بیانگر کارایی و دقت قابل توجه مدل های جایگزین توسعه داده شده در تقریب غلظت پارامترهای متعدد کیفی خروجی از مخزن در مقایسه با مدل CE-QUAL-W2 بود. خطای تقریب اکسیژن محلول، نیترات، فسفات، آهن و BOD به ترتیب 3، 1، 2، 2 و 3 درصد بود. همچنین نتایج، ارتقاء کیفیت جریان خروجی و بهبود تامین نیاز آبی پایاب مخزن ایلام را نشان داد. دلیل این رویداد، افزایش برداشت از مخزن، کاهش زمان ماند و به تبع آن کاهش فرصت ته نشینی آلاینده ها و رخداد واکنش های شیمیایی است.کلید واژگان: الگوریتم چند هدفه هوش تجمعی ذرات, CE-QUAL-W2, مدل ماشین بردار پشتیبان, شبیه سازی-بهینه سازیIn this research, deriving optimal reservoir operation in selective withdrawal scheme considering quality and quantity aspects has been studied. Surrogate based simulation-optimization approach (SBSOA) has been applied to improve downstream water supply and enhance reservoir outflow water quality. CE-QUAL-W2 as the hydrodynamic and water quality simulation model in the river-reservoir system and multi-objective particle swarm optimization (MOPSO) algorithm as an efficient tool have been applied in simulation-optimization (SO) approach. To overcome the computational burdens of multiple calls of CE-QUAL-W2, as a numerical high fidelity model, various surrogate models have been developed to simulate reservoir outflow water quality parameters (DO, NO3, PO4, BOD, and Fe). The developed surrogate models and mass balance model have been coupled with MOPSO algorithm in SBSOA. In this study, the water quality objective function is defined as water quality index (WQI), which integrates various water quality parameters, DO, NO3, PO4, BOD, and Fe. The proposed approach has been applied in Ilam river-reservoir system to derive optimal reservoir operating strategies in the selective withdrawal scheme. The results show suitable efficiency and accuracy of the developed surrogate models in approximation of various water quality parameters compared with CE-QUAL-W2 simulation results (the approximation error of DO, NO3, PO4, Fe, and BOD has been respectively 3%, 1%, 2%, 2%, 3%). The studies indicate enhancing reservoir outflow water quality is consistent with downstream water supply satisfaction. It means, the increasing of reservoir outflow rate leads to the reservoir detention time decreasing, pollutant settling rate reductions, and chemical/biological reaction attenuation.Keywords: MOPSO Algorithm, CE-QUAL-W2, LIBSVM Model, simulation-optimization
-
بانک آب به عنوان ابزاری کارا و موثر برای استفاده پایدار از منابع آبی و تخصیص بهینه منابع آبی بین کاربران در منطقه های خشک شناخته می شود. بانک های آب شرایط داد و ستد قانونی انواع آب سطحی و آب زیرزمینی را فراهم میکنند و با مدیریت مصرف و ذخیره آب امنیت آبی را برای منطقه به ارمغان می آورند. در این مقاله یک مدل ترکیبی هیدرولوژیکی و عامل بنیان در نرم افزار NetLogo به منظور بررسی اثرات هیدرولوژیکی و اقتصادی بازخرید حق آبه های کشاورزان و ذخیره آنها در آبخوان دشت رفسنجان توسعه داده شده است. نتایج شبیه سازی نشان می دهد که بازخرید حق آبه کشاورزان توسط بانک آب در دشت رفسنجان می تواند به تعادل بخشی آبخوان کمک کند، ولی برای احیای آبخوان باید با سیاستهای دیگری از جمله کاهش حق-آبه ها بر اساس منابع آبی در دسترس ادغام شود. همچنین بر مبنای نتایج می توان اظهار نمود که بازخرید حق آبه ها توسط بانک آب دارای عملکرد موثر هیدرولوژیکی است به گونه ای که انتظار می رود با اجرای سیاست بانک آب در منطقه، میانگین افت 80 سانتی متر در سال تراز آبخوان به میانگین افت 58 سانتی متر در سال کاهش یابد. همچنین نتایج نشان می دهد که عملکرد بانک منجر به بهبود وضعیت اقتصادی در منطقه شده به طوری که خرید حق آبه کشاورزان توسط بانک آب سبب افزایش سود خالص کشاورزان به مقدار 6 درصد خواهد شد.کلید واژگان: بانکداری آب, مدل عامل بنیان, دشت رفسنجان, بازخرید آبLeading towards sustainable water use and optimal allocation of water resources, water banks are efficient institutions. Water banks facilitate the trade of surface water and groundwater and engender water security. This study develops a couple agent-based groundwater model in NetLogo platform to assess economic and hydrologic impacts of water buyback programs in framework of a water bank institution. Rafsanjan Plain which faces serious problems due to water shortage, is selected as case study where the developed model is applied. Results show that buyback programs can temporarily ameliorate the condition of the Rafsanjan Aquifer, but there is a need for some other measures, like cap-and-trade policy, in conjunction with buyback program. Because of the buyback program, the drawdown of aquifer's unit hydrograph reduces from 80 to 58 cm per year. Moreover, the water bank improves the economic situation of the area as it increases the farmers' net benefit by 6 percent.Keywords: Water bank, Agent-based modeling, Rafsanjan Plain, Buyback program
-
در این پژوهش قابلیت الگوریتم کاوش سیستم ذرات باردار(CSS) در حل مسائل بهینه سازی مهندسی آب بررسی شد. ابتدا دو نمونه از مسائل نسبتا پیچیده ریاضی توسط الگوریتم CSS حل شد و نتایج آن با نتایج سایر الگوریتم های فراکاوشی مقایسه شد. در انتها کاربرد مدل بهینه سازی توسعه داده شده توسط الگوریتم CSS در تخصیص بار آلاینده با رویکرد مجموع حداکثر بار روزانه (TMDL) در رودخانه، نشان داده شد. به منظور قضاوت درست از کارایی این الگوریتم، نتایج در قالب جداول و نمودارهایی ارائه شد. نتایج نشان داد سرعت الگوریتم مذکور نسبت به سایر الگوریتم های فراکاوشی بیشتر است و دقت آن نیز در حل مسائل بهینه سازی مهندسی آب رضایت بخش است.کلید واژگان: الگوریتم های فراکاوشی, الگوریتم کاوش سیستم ذرات باردار, تخصیص بار آلاینده, مجموع حداکثر بار آلاینده روزانهIn this research, the capability of a charged system search algorithm (CSS) in handling water management optimization problems is investigated. First, two complex mathematical problems are solved by CSS and the results are compared with those obtained from other metaheuristic algorithms. In the last step, the optimization model developed by the CSS algorithm is applied to the waste load allocation in rivers based on the total maximum daily load (TMDL) concept. The results are presented in Tables and Figures for easy comparison. The study indicates the superiority of the CSS algorithm in terms of its speed and performance over the other metaheuristic algorithms while its precision in water management optimization problems is verified.Keywords: Meta Heuristic algorithms, Charged System Search Algorithm (CSS), Waste load allocation, Total Maximum Daily load (TMDL)
-
در این تحقیق مدل دو بعدی هیدرودینامیک و انتقال جرم، CE-QUAL-W2، برای شبیه سازی ترکیبات آلی فرار در پیکره های آبی در حال جریان و ساکن توسعه داده شده و در سامانه رودخانه-مخزن کرخه استفاده شد. برای دستیابی به این هدف، زیربرنامه ای در کد برنامه نویسی اصلی مدل CE-QUAL-W2 گنجانده شد که فرایند فیزیکی، شیمیایی و بیولوژیکی در سرنوشت ماده آلی فرار را تشریح می نماید. به منظور ارزیابی درستی عملکرد مدل توسعه داده شده CE-QUAL-W2، معادله پیوستگی جرم ماده آلی فرار در سامانه رودخانه-مخزن کرخه مورد آزمون قرار گرفت و درستی عملکرد زیر برنامه توسعه داده شده در شبیه سازی سرنوشت و انتقال این آلودگی تایید شد. در ادامه، پاسخ سامانه رودخانه-مخزن کرخه در اثر ورود ناگهانی آلودگی ترکیبات آلی فرار با شاخص MTBE شبیه سازی شد و تاثیر نحوه بهره برداری (میزان و محل برداشت آب از مخزن) بر فرایندهای هیدرودینامیکی و انتقال جرم در مخزن مورد بررسی قرار گرفت. بررسی نتایج نشان می دهد منظور نمودن اثر تبخیر (فراریت) ماده آلی فرار در مدل توسعه یافته CE-QUAL-W2، منجر به کاهش غلظت آلاینده MTBE در منابع آبی مورد مطالعه نسبت به حالت قبل از توسعه مدل شده است. همچنین تاثیر پارامترهای محیطی مانند سرعت باد، دمای آب و دمای هوا مورد آنالیز حساسیت قرار گرفت. نتایج حاصل از تحلیل حساسیت های صورت گرفته نشان می دهد که افزایش سرعت باد و دمای آب منجر به افزایش شدت تبخیر ماده آلی فرار و کاهش زمان بازپروری مخزن می شود و کاهش دمای هوا باعث کاهش نرخ تبخیر ماده آلی فرار و در نتیجه افزایش غلظت آلاینده می شود.
کلید واژگان: آلودگی ناگهانی پیکره های آبی, ترکیبات آلی فرار, مدل دوبعدی هیدرودینامیک, کیفیت آب, CE, QUAL, W2, MTBEIn this research, the 2D hydrodynamic and mass transport model, CE-QUAL-W2, is modified to simulate the fate and transport of volatile organic compounds (VOCs) in standing and flowing water bodies. The modifed model is applied to the Karkheh river-reservoir system. For this purpose, a subroutine model is added to the CE-QUAL-W2 source code to simulate the physical, chemical, and biological fate of VOCs in water bodies. In a second step, the VOC mass continuity model is employed to evaluate the performance of the modified CE-QUAL-W2 model. The results confirm the accuracy of the modified CE-QUAL-W2 model. The modified CE-QUAL-W2 model is employed to simulate the Karkheh river-reservoir responses in sudden MTBE spill in Karkheh water body. The effects of reservoir operation (withdraw values and locations) on MTBE fate and transport are investigated. The results show, compared to the old version of the CE-QUAL-W2, the modified version in which VOC evaporation is considered shows a reduction in MTBE concentration in the water body under investigation. Furthermore, the effects of such environmental parameters as wind speed, water temperature, and air temperature on MTBE fate and transport are evaluated. The results show that increasing wind speed and water temperature accelerate the evaporation rate of VOCs and decrease the reservoir cleanup time while reducing air temperature leads to reduced VOC evaporation rates and increased VOC concentration in the water body.Keywords: Sudden Pollution Spill in Water Body, Volatile Organic Compound, 2D Hydrodynamic, Water Quality Model, CE, QUAL, W2, MTBE -
زمینه و هدف
کنترل بار آلودگی غیر نقطه ای[1] به منظور سالم نگاه داشتن پیکره های آبی از اهمیت به سزایی در مدیریت سیستم های منابع آب برخوردار است. یکی از موثرترین سازه ها در مدیریت بار آلودگی غیر نقطه ای، حوضچه های بازداشت می باشند. طراحی یکپارچه ی مجموعه حوضچه های بازداشت در مجموعه زیر حوضه ها می تواند با بازدهی بیشتری در حذف رسوبات همراه باشد. جهت دست یابی به این هدف اتصال الگوریتم های بهینه ساز و نرم افزارهای مدل سازی حوضه های آبریز می تواند کمک به سزایی در طراحی بهینه ی حوضچه های بازداشت باشد.
روش کارهدف از انجام این پژوهش استفاده از یک مدل شبیه ساز-بهینه ساز چند منظوره برای برنامه ریزی و طراحی یکپارچه ی حوضچه های بازداشت در سطح حوضه های آبریز است که بتوان مصالحه ای را بین اهداف مختلف برقرار نمود. واضح است که با استفاده از حوضچه های بازداشت بزرگتر و با تعداد بیشتر می توان میزان حجم بالاتری از رسوبات را به دام انداخت، ولی متعاقبا هزینه های ساخت حوضچه های بازداشت نیز افزایش خواهد یافت. جهت بهینه سازی اندازه و مکان حوضچه های بازداشت در این مساله ی دو هدفه، از الگوریتم دو هدفه جامعه مورچگان و جهت شبیه سازی حوضه ی آبریز از مدل SWAT بهره گرفته شده است. با استفاده از الگوریتم بهینه سازی جامعه مورچگان دو هدفه می توان به یک جبهه جواب های نامغلوب از دو تابع هدف متضاد دست یافت که عبارتند از: هزینه های کنترل بار رسوب تولیدی و بار رسوب تولیدی.
یافته ها ونتایجکارایی مدل پیشنهادی بر روی یک حوضه ی آبریز در غرب ایران مورد مطالعه قرار گرفته است. استفاده از بهینه ساز کلونی مورچگان و شبیه ساز SWAT، به محققین توانایی مدل سازی حوضه های آبریز و کنترل بار آلودگی غیر نقطه ای را خواهد داد. مدل چند هدفه با توجه به فراهم نمودن جبهه پرتو می تواند مدیران را در اتخاذ راهکار مناسب جهت کنترل کیفیت رواناب خروجی از حوضه ی آبریز یاری نماید.
کلید واژگان: الگوریتم جامعه مورچگان دو هدفه, بار رسوب تولیدی, حوضچه های بازداشت, حوضه های آبریز, مدل SWATNon-point source management has an imperative role in water resource management. One of the most effective structures in the field of non-point source management is wet detention pond. However, generating the cost-effective pond configurations that satisfy system-wide aims for total target sediment removal will be much more effective and efficient; but most of these structures are designed individually. In order to generate the cost-effective pond configurations, coupling the optimization algorithm with hydrologic simulation model is one of the best applied methods.
Materials and MethodIn this paper, an optimization-simulation model is presented for generating a cost-effective pond configuration in the watersheds. Obviously, more and larger ponds can catch more total suspended solids (TSS) from the watershed, but this will consequently lead to the increase of the cost of pond constructing. Multi-objective ant colony optimization algorithm is applied for determining a Pareto front between two opposing goals namely the loading TSS from the watershed and related cost of the pond designing.
Result and Discussion The Pareto front can be used by the watershed authorities for a better controlling of the loading sediment from the watershed. The applicability of the model is studied in a watershed in the west of Iran.Keywords: Loading sediment, Multi-objective Ant Colony Algorithm, SWAT model, Watershed, Wet Detention Pond -
یکی از مهم ترین خطرات تهدید کننده شبکه های آب شهری، حملات عمدی به منظور آلوده کردن آب شبکه با آلاینده های شیمیایی است. تصمیمات و اقداماتی که بعد از تشخیص آلودگی در شبکه های توزیع آب شهری انجام می پذیرد، معمولا تحت شرایط پیچیده ای است و باید سعی شود که بهترین تدابیر برای حفظ سلامت عموم صورت پذیرد. این راهکارها می تواند شامل اعلام خطر عمومی، ایزوله کردن ناحیه آلوده شده توسط شیرهای موجود در شبکه به منظور جلوگیری از گسترش آن، تخلیه آب از شیرهای آتش نشانی موجود در شبکه و همچنین استفاده از پمپ ها باشد. در این تحقیق، مدیریت پیامدهای ناشی از حملات شیمیایی، با بهره گیری از راهکارهای ذکر شده و با در نظر گرفتن دو هدف اصلی کمینه کردن تعداد گره های آلوده و یک هدف جدید با عنوان کمینه کردن زمان بازگشت شبکه به حالت عادی«در کنار کمینه کردن تعداد عملیات واکنشی بررسی شد. این مسئله با استفاده از الگوریتم جامعه مورچه ها برای اولین بار به صورت تک هدفه و دو هدفه مورد مطالعه قرار گرفت. یکی از نتایج مهم این تحقیق، نقش اساسی استفاده از پمپ ها در مدیریت پیامدهای ناشی از این گونه حملات است.
کلید واژگان: آلودگی, شبکه توزیع آب شهری, مدیریت پیامدها, الگوریتم بهینه سازی جامعه مورچه هاDeliberate chemical contaminant injection is one of the most important dangers which threatens urban water distribution networks. Decisions made following the detection of such contaminant attacks are affected by complicated conditions. A variety of optimal operational measures and strategies must be adopted to safeguard the public health which may include isolation of the contaminated area through valve operations for pollution containment, public alarms, and flushing of the polluted water out of the system through hydrants or pumps. In this study, consequence management of chemical intrusions using the above strategies is investigated with two mainObjectivesminimizing the number of polluted nodes and minimizing the operational activities while minimizing "the recovery time of the network to normal conditions" is also considered as a novel objective. The problem is treated as both a single- and a multi-objective optimization problem in which the Ant Colony Optimization Algorithm is used for the first time. One of the most important achievements of this study is the substantial role of pumps in consequence management of such attacks.Keywords: Contamination, Urban Water Distribution Network, Consequences Management, Ant Colony Optimization Algorithm -
ورود آلودگی به هر نحو (تصادفی یا عمدی) یا کاهش خود به خودی کیفیت آب در شبکه توزیع، می تواند به شدت روی سلامت جامعه تاثیر بگذارد. پایش کیفیت آب به صورت موثر و کارآمد یکی از مهم ترین ابزارها برای تضمین تامین آب آشامیدنی قابل اطمینان به مصرف کننده، در یک سیستم توزیع آب آشامیدنی است. با توجه به هزینه های بسیار زیاد خرید، نصب و نگهداری از حسگرها در شبکه های توزیع آب، طراحی چندین شبکه پایش مستقل در یک سیستم توزیع آب علاوه بر محدودیت شرایط فیزیکی، مقرون به صرفه هم نخواهد بود. لذا نیاز به ادغام اهداف گوناگون پایش شبکه و طراحی شبکه پایش به منظور برآورد همزمان این اهداف، احساس می شود. طراحی بهینه جانمایی حسگرها در شبکه های توزیع آب با امکان کاربرد دوگانه حسگرها، می تواند گامی مثبت در کاهش هزینه ها و محدودیتهای فیزیکی باشد. به عبارت دیگر نوع حسگرها و جانمایی آن ها در شبکه باید به گونه ای انتخاب شود که نه تنها اهداف امنیتی بلکه سایر اهداف مورد نیاز در شبکه، مانند ارضای ملزومات معمول پایش (حفظ مقدار کلر باقی مانده، مدیریت نتایج جانبی ضد عفونی کردن، مقررات معمول نمونه برداری) را برآورد نماید. در این مطالعه، مسئله جانمایی حسگرها در شبکه های آب شهری، با نگاهی به استفاده دوگانه از شبکه پایش، فرموله شد و توسط الگوریتم فراکاوشی کلونی مورچگان حل شد.
کلید واژگان: حسگرها, شبکه های توزیع آب شهری, بهینه سازی, الگوریتم مورچگانThe accidental or intentional entry of contaminants or self-deterioration of the water quality within the network itself can severely harm public health. Efficient water quality monitoring is one of the most important tools to guarantee a reliable potable water supply to consumers of drinking water distribution systems. Considering the high purchase, installation and maintenance cost of sensors in water distribution networks deploying two independent sensor networks within one distribution system is not only bounded by physical constraints but also is not a cost-effective approach. Therefore, need for combining different objectives and designing sensor network to simultaneity satisfying these objectives is felt. Sensors should comply with dual use benefits. Sensor locations and types should be integrated not only for achieving water security goals but also for accomplishing other water utility objectives, such as satisfying regulatory monitoring requirements or collecting information to solve water quality problems. In this study, a dual use vision for the sensor layout problem in the municipal water networks, is formulated and solved with the ant colony algorithm.Keywords: Sensors, Urban Water Distribution Networks, optimization, the Ant Colony Optimization Algorithm (ACO) -
ریسک های پروژه های ساخت، دارای ماهیتی نظامند که تعیین پیامدهای واقعی ناشی از آنها پیچیده و دشوار است. علاوه بر این، با توجه به اندرکنش های بین هزینه و زمان پروژه، تعیین هم زمان و درست این پیامدها بر روی هزینه و مدت پروژه با استفاده از روش های مرسوم آنالیز ریسک کاری غیرممکن است. هدف از این تحقیق ارائه ی روشی جدید و کارآمد برای آنالیز ریسک پروژه های ساخت است که با استفاده از یکپارچه سازی روش های شبیه سازی پویایی سیستم و نیز منطق فازی، ضمن رفع معایب و مشکلات روش های مرسوم آنالیز ریسک، قادر به تعیین پیامدهای واقعی ناشی از وقوع ریسک ها به صورت کمی باشد.
روش پیشنهادی با شبیه سازی روند انجام پروژه و ریسک های موجود، پیامدهای منفی ناشی از ریسک ها را به صورت هم زمان بر روی هزینه و زمان پروژه با در نظرگرفتن کلیه ی خصوصیات سیستمی ریسک ها تعیین می کند.کلید واژگان: پویایی سیستم, منطق فازی, مدیریت ریسک, شبیه سازی, صنعت ساختConstruction projects risks have a systemic nature that imposes difficulties to determine their consequences. Moreover, it is impossible to determine the consequences of risks on the project cost and time simultaneously using traditional risk analysis approaches taking account of the interactions existed between the project cost and time. This research aims to present a new approach for the risk analysis in construction projects that resolves the major shortcomings of the traditional risk analysis techniques by integrating system dynamics simulation scheme and fuzzy logic. The proposed approach can determine the risks consequences quantitatively. For this purpose, first a qualitative model of the project execution process is constructed using cause and effect feedback loops. The relationships existed between different variables are then determined and a quantitative model of the project is built. The presented project model can simulate the project objectives in terms of cost and time simultaneously since the interdependencies existed between project cost and time are accounted by the governing cause and effect feedback loops. In order to determine the risk consequences, the qualitative model of different risks are similarly constructed. Then, the relationships existed between different factors are determined and the quantitative model of different risks are built. The magnitude of risks is determined using a fuzzy logic based "risk magnitude perdition system" which implements a Mamdani style fuzzy inference mechanism. Finally, the project model is simulated in two different cases, i.e., considering the risks and disregarding the risks. The consequences of different risk are determined by the comparison of simulated results achieved from the project model. The proposed approach determine the negative impacts of risks on the project cost and time simultaneously by simulation of the project execution process and considering the systemic nature of risks. In order to evaluate the capabilities of the proposed model, it is implemented in a sample water pipeline project. The consequences of "construction errors risk" are simulated on the project and time using the proposed integrated fuzzy system dynamics approach. It is shown that the proposed method has the ability to determine the risk consequences at different confidence levels. It is believed that the proposed risk analysis technique provides a new tool by which the risk consequences on the project cost and time could be simulated efficiently.
Keywords: System Dynamics, Fuzzy Logic, Risk Management, Simulation, Construction Industry -
هدف از تخصیص ریسک، انتقال ریسک ها به توانمندترین عامل و تفاهم برای تسهیم متناسب سود قرارداد است. با توجه به تاثیر تخصیص ریسک بر زمان و هزینه ی تمام شده ی پروژه، انتخاب مناسب ترین تخصیص ریسک ها برای کارفرما اهمیتی حیاتی دارد. در این نوشتار، برای اولین بار انتخاب مناسب ترین تخصیص ریسک های پروژه، در قالب یک مسئله ی بهینه یابی به صورت کمی مدل سازی شده است. مدل بهینه ی پیشنهادی با هدف دستیابی به بالاترین اطمینان در کسب اهداف پروژه با کمترین هزینه ی ممکن، یک پارامتر تصمیم کاربردی)سود هر عامل برای پذیرش ریسک(را تعریف کرده و یک مدل بهینه یابی را براساس الگوریتم جامعه ی مورچگان توسعه داده است. همچنین آنالیز حساسیت مدل، می تواند بهترین سناریوی ممکن در ارائه ی ضمانت های مالی را توصیه کند. قابلیت مدل پیشنهادی با پیاده سازی آن برای یک پروژه ی موردی نیز نمایش داده شده است.
کلید واژگان: تخصیص ریسک, مدیریت ریسک, بهینه یابی, الگوریتم مورچگان (A C O)I n o r d e r t o t r a n s f e r r i s k s t o t h e m o s t c a p a b l e p a r t y a n d p r o v i d e a b a s i s f o r p r o j e c t p r o f i t s h a r i n g، r i s k a l l o c a t i o n h a s a s t r o n g i n f l u e n c e o n t h e t i m e a n d c o s t o f c o n s t r u c t i o n p r o j e c t s. I n t h i s p a p e r، f o r t h e f i r s t t i m e، a l l o c a t i o n o f r i s k t o t h e m o s t d e s e r v i n g p a r t y i s d e f i n e d a s a n o p t i m i z a t i o n p r o b l e m، a n d a q u a n t i t a t i v e m o d e l f o r r i s k a l l o c a t i o n o p t i m i z a t i o n i s i n t r o d u c e d. S i n c e t h e a i m o f r i s k a l l o c a t i o n i s d e f i n e d a s a c h i e v i n g p r o j e c t o b j e c t i v e s w i t h m a x i m u m r e l i a b i l i t y a n d m i n i m u m c o s t، i n t h e p r o p o s e d m o d e l، a n a p p l i c a b l e a n d l o g i c a l d e c i s i o n p a r a m e t e r i s i n t r o d u c e d a n d a n o p t i m i z a t i o n a l g o r i t h m، b a s e d o n t h e A n t C o l o n y O p t i m i z a t i o n (A C O) m e t h o d، i s d e v e l o p e d. T h e p r o p o s e d m o d e l a l s o p r o v i d e s a u s e f u l d e c i s i o n t o o l f o r t h e p r o j e c t o w n e r t o s e l e c t t h e b e s t i n s u r a n c e p a c k a g e b y i n c l u d i n g a s e n s i t i v i t y a n a l y s i s. I n o r d e r t o d e s i g n t h e A C O o p t i m i z a t i o n a l g o r i t h m o f t h e r i s k a l l o c a t i o n o p t i m i z a t i o n m o d e l; i n i t i a l l y، t h e o b j e c t i v e s o f o w n e r s w i t h i n t h e a l l o c a t i o n p r o c e s s a r e i d e n t i f i e d a n d t h e o b j e c t i v e f u n c t i o n i s d e f i n e d. W i t h r e s p e c t t o t h e o b j e c t i v e f u n c t i o n، t h e r i s k a l l o c a t i o n p r o b l e m i s t h e n r e s t r u c t u r e d a s a n o p t i m i z a t i o n p r o b l e m، a n d t h e d e c i s i o n p a r a m e t e r s، c o n s t r a i n t s a n d a f l o w c h a r t o f t h e m o d e l s t r u c t u r e a r e d e f i n e d. T h e s e p a r a m e t e r s a n d c o n s t r a i n t s a r e f o r m u l a t e d i n a m a t h e m a t i c a l e q u a t i o n; a n d a n o p t i m i z a t i o n a l g o r i t h m i s d e s i g n e d b a s e d o n A n t C o l o n y O p t i m i z a t i o n (A C O). B y r e c e i v i n g ``p r o f i t r e q u e s t e d f o r r i s k b e a r i n g b y e a c h p a r t i c i p a n t'' a s i n p u t، t h e p r o p o s e d m o d e l c a l c u l a t e s t h e c o s t o f r i s k m a n a g e m e n t f o r t h e o w n e r a n d t h e n m i n i m i z e s t h e o b j e c t i v e f u n c t i o n i n a n A n t C o l o n y O p t i m i z a t i o n a l g o r i t h m. T w o c o n s t r a i n t s a r e d e f i n e d a n d f o r m u l a t e d i n t h e p r o p o s e d m o d e l، i n o r d e r t o s i m u l a t e t h e r e a l d e c i s i o n p r o c e s s o f r i s k a l l o c a t i o n. A s f o l l o w s: 1) t h e m a x i m u m f i n a n c i a l c r e d i t o f e a c h p a r t y t o c o m p e n s a t e t h e c o n s e q u e n c e o f a n y r i s k a n d 2) t h e f i n a n c i a l a b i l i t y o f t h e o w n e r t o e n s u r e a g a i n s t r i s k e v e n t s. V a r y i n g t h i s c o n s t r a i n t، s e n s i t i v i t y a n a l y s i s w o u l d b e a v a i l a b l e i n t h e m o d e l t o o p t i m i z e t h e g u a r a n t e e p a c k a g e f o r t h e o w n e r. T h e r e f o r e، t h i s m o d e l c o u l d g u i d e t h e d e c i s i o n m a k e r t o w a r d s a d d r e s s i n g t h e m o s t e f f e c t i v e g u a r a n t e e s t o t h e b e s t p a r t y. T h i s m o d e l i s a p p l i e d i n a c a s e s t u d y t o p r e s e n t i t s c a p a b i l i t y a n d u s e f u l n e s s. A c c o r d i n g t o t h e f i n d i n g s o f t h e a p p l i e d p r o p o s e d m o d e l، i t c o u l d b e c o n c l u d e d t h a t r i s k s h a r i n g i n a p r o j e c t s h o u l d b e d o n e b a s e d o n p a r t y c o m p e t e n c y a n d w i l l i n g n e s s. I t i s a l s o c o n c l u d e d t h a t t h e o w n e r s h o u l d p a r t i c i p a t e i n t h e r i s k a l l o c a t i o n p r o c e s s i f h e/s h e w i s h e s t o a c h i e v e t h e b e s t r e l i a b i l i t y i n p r o j e c t o b j e c t i v e s w i t h m i n i m u m c o s t.
-
احیای درجای بیولوژیکی، فناوری رایج برای پاک سازی آبخوان های آلوده به ترکیبات نفتی محلول است. فرایند کنترل چنین سیستمی بسیار پیچیده است و بررسی جامع آن نیاز به در نظر گرفتن بیش از یک هدف دارد. این تحقیق به توسعه یک مدل شبیه سازی-بهینه یابی می پردازد که به صورت چندهدفه رویکردهای مدیریتی را با در نظر گرفتن هزینه، زمان عملیات احیا و استانداردهای کیفیت آب، مورد بررسی قرار داده است. برای این منظور از الگوریتم بهینه یابی چندهدفه چندجامعه ای مورچه ها در قالب دو مدل مدیریتی پیشنهادی هزینه-زمان احیا و همچنین هزینه-تخطی از غلظت مجاز در پایان زمان احیا در تمامی نقاط آبخوان، استفاده شد. مدل بیوفلوم نسخه 2 برای شبیه سازی کمی و کیفی آب زیرزمینی، در نظر گرفته شد. متغیرهای تصمیم در مسئله دبی پمپاژ در چاه های تزریق اکسیژن و مواد مغذی، دبی تخلیه و همچنین مکان این چاه ها است. آبخوان شبیه سازی شده، فرضی و همگن بود. خروجی مدل منجر به ایجاد منحنی های مصالحه ای شد که بر اساس آنها تصمیم گیرنده قابلیت انتخاب جوابهای بهینه مختلف را خواهد داشت. منحنی مصالحه هزینه–زمان به دست آمده حداقل زمان ممکن را برای انجام عملیات احیا در اختیار تصمیم گیرنده قرار می دهد. حداکثر زمانی که فرصت انجام عملیات احیا تا قبل از رسیدن توده آلودگی به چاه های کنترلی وجود دارد، از جمله نتایج به دست آمده است. همچنین منحنی مصالحه هزینه-تخطی، چگونگی تغییرات هزینه با آزادسازی قید غلظت مجاز را ارائه می دهد. نتایج نشان از مفید بودن مدل های پیشنهادی و قابلیت الگوریتم چند جامعه ای مورچه ها در حل مسائل چند هدفه طراحی سیستم احیای آلودگی آبهای زیرزمینی دارد.
کلید واژگان: آلودگی, آبهای زیرزمینی, بهینه یابی چندهدفه, احیای بیولوژیکی, الگوریتم چندجامعه مورچه هاIn situ bioremediation is one of the most regular technologies to clean up petroleum contaminated aquifers. Control process of such a complicated system is difficult and needs more than one management target. This study develops multi objective simulation/optimization model that consider cost and time of remediation process، and concentration violation from standard value as model objectives. For this propose two multi objective ant colony optimization (ACO) models have been developed، cost-time and cost-violations. The BIOPLUMEII model applies to simulate aquifer hydraulics and bioremediation. Injection rate of oxygen and nutrient، extraction rate in wells and well locations are decision variables. Simulated groundwater model is hypothetic and homogenous. For the case studies، the Pareto front is derived which enhances the decision maker to choose one which more suitable for him/her according to the priorities. The results of time-cost trade off curve showed minimum possible time for remediation process. Also، It was found maximum time for remediation before contamination plume reaches to downstream monitoring wells. The results of cost-violation trade off curve showed how to decrease cost of process with relaxation of standard concentration constraint. The following research shows the proposed multi objective models are useful for decision makers and also reveals the capability of ACO in multi objective optimization of groundwater bioremediation system design.Keywords: Contaminant, Groundwater, Multi, objective optimization, Bioremediation, Multi, colony -
در این مطالعه از الگوریتم بهینه سازی ذرات تجمعی برای کالیبراسیون اتوماتیک پارامترهای موثر در شبیهسازی دما در مدل CE-QAUL-W2 استفاده شد. الگوریتم PSO به عنوان یک بهینه ساز تابع هدف فرایند اتوماتیک کالیبراسیون دما را بهینه می کند. تابع هدف در این مطالعه مجموع قدرمطلق خطا بین داده های شبیه سازی شده توسط مدل شبیه ساز و داده های اندازهگیری شده از مخزن سد کرخه در نقاط کنترل و در طی روزهای پایش بود. با تحلیل حساسیت پارامترهای موثر در کالیبراسیون دما در این مطالعه، ضریب پوشش ابر، ضریب محو شدن نور در آب، ضریب جذب نور در سطح آب و ضرایب تجربی تابع سرعت باد AFW، BFW و CFW به عنوان پارامترهای موثر در کالیبراسیون دما مطرح هستند. در ادامه با استفاده از داده های مشاهداتی فرضی، کارایی مدل کالیبراسیون اتوماتیک PSO-CE-QUAL-W2 مورد بررسی قرار گرفت و درستی عملکرد آن تایید شد. سپس مدل اتوماتیک کالیبراسیون دما به منظور کالیبراسیون دما در طی 90 روز در مخزن کرخه با داده های میدانی به کار گرفته شد. نتایج نشان دهنده همگرایی بسیار مناسب داده های مشاهداتی و میدانی در طول دوره شبیهسازی بود.
کلید واژگان: CE, QAUL, W2, بهینه سازی ذرات تجمعی, بهینه سازی, کالیبراسیون, شبیهسازی کیفیت آبIn this study، Particle Swarm Optimization (PSO) algorithm has been used to calibrate CE-QUAL-W2 model as a water quality simulation model. PSO algorithm as an optimization technique is applied to optimize the objective function of automatic thermal calibration process. Sum of the absolute difference between simulated results and field data in monitoring stations in Karkheh Reservoir has been considered as an objective function. With sensitivity analyzing، the most significant parameters have the most influence on the temperature profile in Karkheh Reservoir have been identified. These parameters were wind sheltering coefficient (WSC)، extinction coefficient for pure water (EXH2O)، solar radiation absorbed in surface layer (BETA)، and empirical coefficients of wind speed function (AFW، BFW، and BFW). The efficiency of the automatic calibration model (PSO-CE_QUAL_W2) has been evaluated with the hypothetical data in Karkheh reservoir. Then the evaluated model has been applied in vertical temperature calibration in Karkheh Reservoir during 90 days. The vertical temperature profiles of the model results agree closely with the set of field data.Keywords: CE, QUAL, W2, Particle Swarm Optimization, Calibration, Water Quality Simulation -
موفقیت نسبی و گسترش جهانی روش B O T پانویس{b u i l d o p e r a t e t r a n s f e r (B O T)}، موجب استقبال چشمگیر کشورهای درحال توسعه برای اجرای پروژه هایی شده است که دچار کمبود منابع یا عدم دسترسی به فناوری مورد نیاز هستند. تجارب حاضر نشان می دهند که لزوما نمی توان هر پروژه یی را با این روش اجرا کرد. لذا ارائه ی چارچوب و مدلی که در نقطه ی آغازین پروژه قابلیت اجرای آن را به روش B O T ارزیابی کند، بسیار مفید خواهد بود. در این نوشتار مدلی ریاضی براساس مدل T O P S I S پانویس{t e c h n i q u e f o r o r d e r p r e f e r e n c e b y s i m i l a r l y t o i d e a l s o l u t i o n (T O P S I S)} برای ارزیابی موفقیت پروژه های B O T ارائه شده است که با دریافت مشخصات پروژه از طریق شاخص های موفقیت)C S F s(پانویس{c r i t i c a l s u c c e s s f a c t o r s (C S F s)}، شانس انجام موفق آن را ارزیابی می کند. این مدل همچنین با اندازه گیری تاثیر هر عامل در موفقیت پروژه، می تواند احتمال موفقیت آن را افزایش دهد.
کلید واژگان: پروژه های PPP, روش BOT, تخصیص ریسک, ارزیابی موفقیت پروژه, مدل TOPSISDue to inadequate public funding and an increasing demand on infrastructure facilities, many governments worldwide are exploring new arrangements through public private partnerships (PPP), among which the BOT (build-operate-transfer) type model of procurement is a popular option. The BOT arrangement offers host governments an opportunity to accelerate infrastructure development without incurring large public expenditure and borrowing. Since the frequent use of the BOT approach has had relative success in developing countries (usually a long list of projects have budget restrictions), they are candidates for implementation through this model. Due to some failures, we are aware that not all projects are suitable for the BOT approach, and there is an urgent need to choose a suitable model for the project. In this paper, a decision support system model was made based on a multi criteria decision making model (MCDM). The technique for order preference by similarity of ideal solution (TOPSIS) model assesses the success of a BOT project as a computer program. This program gets the specifications of a project and delivers its opportunity of success as the output. To construct this model, the success appraisal indexes of the project were defined in two groups: Critical success factors and risks allocation. BOT projects encounter many situations that are inconvenient risk allocations in dealing with these situations, which probably result in failure to achieve the project's purpose. So, the success of a BOT project depends on the assignment of a proper risk allocation between different participants. Thus, a comprehensive structure was proposed for identifying critical success factors and risks, and a framework for appropriate risk allocation to project participants was defined. It aims to support decision making as a priority to see which project is more appropriate to be delivered by the PPP approach, as well as selecting which incentive should be granted to private parties by governments (and when), to increase the projects chances of success. Consequently, disadvantages can be controlled or mitigated with risk measurement tools.
Keywords: PPP Projects, BOT, Success Evaluation, Risk Allocation, MCDM Model -
پیچیدگی مسائل مدیریت منابع آب و ارتباط مستقیم آن با سایر علوم از یک طرف، و لزوم درنظر گرفتن ذی مدخلان مختلف در مسائل مدیریت یک پارچه ی منابع آب از طرف دیگر سبب شده تا یک تصمیم گیر به تنهایی نتواند تمام جوانب مسئله ی مدیریت و برنامه ریزی منابع آب را در نظر بگیرد. لذا ضروری است در فرایند تصمیم گیری در حوزه ی مدیریت و برنامه ریزی منابع آب از «تصمیم گیری گروهی» استفاده شود. هدف این نوشتار بررسی لزوم کاربرد تصمیم گیری گروهی در مدیریت و برنامه ریزی یک پارچه ی منابع آب است. افزون بر این، فرایند جدیدی برای تصمیم گیری گروهی ناهمگن برمبنای توافق گروهی در مدیریت منابع آب ارائه می شود. برای بررسی کارایی فرایند پیشنهادی در مدیریت یک پارچه ی منابع آب، یک مطالعه ی موردی در شمال چین در دو حالت تصمیم گیری گروهی همگن و ناهمگن مورد بررسی قرار می گیرد. نتایج حاصل از این مطالعات بیان گر اهمیت تصمیم گیری گروهی ناهمگن و لزوم کاربرد آن در مدیریت یک پارچه ی منابع آب است.
کلید واژگان: تصمیم گیری گروهی, مدیریت یک پارچه منابع آب, عملگرهای تجمیع, توافق گروهیT h e c o m p l e x i t y o f w a t e r r e s o u r c e m a n a g e m e n t i s s u e s a n d t h e i r d i r e c t r e l a t i o n t o o t h e r s c i e n c e s h a s c a u s e d t h e s i n g l e d e c i s i o n m a k e r (D M) t o b e u n a b l e t o c o n s i d e r a l l a s p e c t s a n d c r i t e r i a o f w a t e r r e s o u r c e s p l a n n i n g a n d m a n a g e m e n t p r o b l e m s. T h e r e f o r e, i t i s n e c e s s a r y t o u s e g r o u p d e c i s i o n-m a k i n g m e t h o d s t o c o n s i d e r D M 's o p i n i o n s, a s w e l l a s q u a l i t a t i v e a n d q u a n t i t a t i v e c r i t e r i a, s i m u l t a n e o u s l y, i n t h i s f i e l d.T h e a i m o f t h i s p a p e r i s t o d e v e l o p a n e w p r o c e s s f o r t h e c o n s e n s u s-b a s e d h e t e r o g e n e o u s g r o u p d e c i s i o n-m a k i n g m o d e l s. I n a d d i t i o n, i n t r o d u c i n g t h e g r o u p d e c i s i o n-m a k i n g p r o c e s s a n d s t u d y i n g i t s e f f i c i e n c y i n i n t e g r a t e d w a t e r r e s o u r c e s p l a n n i n g a n d m a n a g e m e n t a r e p r e s e n t e d. A c a s e s t u d y o f w a t e r r e s o u r c e s m a n a g e m e n t i s u s e d t o i l l u s t r a t e a p p l i c a t i o n o f t h e p r o p o s e d p r o c e s s i n i n t e g r a t e d w a t e r r e s o u r c e s m a n a g e m e n t p r o b l e m s. T w o s t a t e s o f h o m o g e n e o u s a n d h e t e r o g e n e o u s g r o u p d e c i s i o n m a k i n g a r e a l s o u s e d t o e x a m i n e t h e e f f i c i e n c y o f t h e p r e s e n t e d m e t h o d i n w a t e r r e s o u r c e s p r o b l e m s. R e s u l t s r e v e a l t h e i m p o r t a n c e o f c o n s i d e r i n g a n d c a l c u l a t i n g t h e D M 's w e i g h t i n g r o u p d e c i s i o n-m a k i n g p r o c e s s e s a n d i t s e f f i c i e n c y a n d a p p l i c a t i o n i n w a t e r r e s o u r c e s p l a n n i n g a n d m a n a g e m e n t p r o b l e m s.
Keywords: Heterogeneous Group Decision Making, Integrated Water Resources Management, Aggregation Operators, Consensus -
سیستم ذخیره سیکلی، سیستمی است ترکیبی، متشکل از دو زیرسیستم آب سطحی و آب زیرزمینی که تامین نیازهای تعهد شده را با تشکیل یک حلقه تعاملی بینابینی به وجود می آورد. جهت مدل سازی این سیستم ها لازم است ارتباط هیدرولیکی بین کلیه مولفه های آن مد نظر قرار گیرد. در این مقاله مبانی و فرمول بندی مدل بهینه سازی طراحی سیستم ارائه گردیده است. بهینه سازی پارامتر گسترده طراحی سیستم ذخیره سیکلی مورد توجه قرار گرفته و از فرم اصلاح شده و تعمیم یافته روش ماتریس پاسخ واحد جهت اتصال مدل شبیه سازی آب زیرزمینی، به مدل بهینه سازی طراحی سیستم استفاده شده است. در سیستم ذخیره سیکلی حاضر علاوه بر تعامل طبیعی و فیزیکی بین دو زیر سیستم آب سطحی و زیرزمینی، رابطه دیگری نیز از طریق یک فرمان بهره برداری بهینه بین این دو زیر سیستم برقرار می باشد. جهت آزمون مدل ارائه شده، از یک سیستم ذخیره سیکلی ساده فرضی استفاده شده است. در ادامه براساس اطلاعات رودخانه و آبخوان دشت ابهر، مطالعه موردی انجام گرفته است. جهت حل مدل از نرم افزار LINGO استفاده گردیده است. حل مدل ضمن تعیین سطح بهینه توسعه هر بخش از سیستم، اندرکنش و تعامل بخش های مختلف را جهت تعیین نیازهای متفاوت نتیجه می دهد. نکته قابل توجه اینکه نتایج بهره برداری بهینه در برخی از بخش های سیستم با رویکرد بهره برداری معمول متفاوت است.
کلید واژگان: سیستم ذخیره سیکلی, بهره برداری تلفیقی, تغذیه مصنوعی, بهینه سازی پارامتر گسترده, برنامه ریزی غیرخطیA cyclic storage system integrates a surface water subsystem (i. e.، river and surface reservoir) with a groundwater subsystem (i. e.، aquifer) in an interactive loop to satisfy prespecified demands. Modeling these systems need to consider the hydraulic relationship between all components. This paper presents an optimization model for design and operation of a cyclic storage system. A generalized and modified unit response matrix method is developed and embedded into the optimization model to develop design and operation parameters. This method were also used to create the link between the groundwater simulation model and the system optimization model to compute system responses to different excitations. Solution to the proposed model، in addition to the design parameters، provides the optimal operation for the defined cyclic storage system. The Abhar River and Aquifer، Iran، were used as case study. One of the key results of this study is that the release from the surface reservoir does not necessarily follow a storage rule curve as might be expected in a single reservoir system.Keywords: Cyclic storage system, Conjunctive use, Artificial recharge, Distributed parameter optimization, Nonlinear programming -
این مقاله قابلیت الگوریتم چند جامعه ای مورچه ها را در حل مسائل بهینه سازی چند هدفه تخصیص بار آلودگی مورد بررسی قرار داده است. در این تحقیق از سه مدل مختلف برای به دست آوردن جواب های غالب1 استفاده شده است. دو مدل به صورت دو هدفه بوده و مدل سوم بصورت سه هدفه تعریف شده است. در مدل اول حداقل سازی هزینه و مقدار تخطی از میزان اکسیژن محلول مجاز در طول مسیر رودخانه و در مدل دوم حداقل سازی هزینه و مقدار شاخص بی عدالتی2 به عنوان اهداف طرح تعریف شده اند. در مدل سوم در قالب حداقل سازی هزینه، شاخص بی عدالتی و تخطی از میزان اکسیژن محلول مجاز به عنوان اهداف مربوطه بررسی شده است. خروجی تمامی مدل ها منجر به ایجاد منحنی مصالحه شده است، که بر اساس آنها تصمیم گیرنده قابلیت انتخاب جواب های بهینه مختلف را خواهد داشت. مدل های تعریف شده بر روی رودخانه ویلمیت3 در ایالات متحده پیاده شده اند. نتایج بدست آمده در قالب منحنی های مصالحه مورد بحث قرار گرفته است. تحقیق حاضر توانایی الگوریتم چند جامعه ای مورچه ها را در مسائل تخصیص بار آلودگی نشان می دهد. با توجه به دلخواه بودن مقادیر گسسته سازی4 در ابتدای طرح، می توان مقادیری از تصفیه را که عملی بوده و قابلیت اجرایی دارند، در نظر گرفت. این خاصیت الگوریتم کلونی مورچه ها باعث شده است که خروجی مدل ها در راستای فضای اجرایی تحت کنترل باشد.
کلید واژگان: کلونی چند جامعه ای مورچه ها, منحنی مصالحه, بهینه سازی چند هدفه, تخصیص بار آلودگیIn this research, the capability of a multicolony Ant Colony Optimization algorithm is applied to multiobjective waste load allocation problem. In order to derive nondominated solutions, three different models are used. Two of them are biobjective and the remaining one is a three-objective model. In the first model, minimization of cost and DO violation along the stream flow is considered as multi objective optimization problem, while for the second case, minimization of the cost and equity is investigated. For the third optimization problem, minimization of cost along with equity and DO violation are considered. For the all case studies, the Pareto front is derived which enhances the decision maker to choose one which more suitable for him/her according to the priorities. The case study is the Wilmate river in Oregon State of US. The following research shows the capability of NAACO in multiobjective optimization of waste load allocation problem. According to the discrete pattern of decision variables in the ACO algorithm, it can be easily map to practical waste load allocation problems.Keywords: Multicolony Ant, Trade off Curve, Multiobjective Optimization, Waste Load Allocation -
هدف از این مطالعه، توسعه مدلی برای مخزن سد کرخه به منظور 1) شبیهسازی دما و پارامترهای کیفی، 2) کمک در توسعه مدلی برای درک بهتری از دما و پارامترهای کیفی در عمق مخزن و فرایندهای مؤثر بر آن و 3) آنالیز حساسیت رفتار سیستم به ضرایب انتخاب شده در کالیبراسیون مدل و نیز تغییر در بار آلاینده های ورودی به سیستم بود. مدل دو بعدی CE-QUAL-W2 به منظور شبیه سازی هیدرودینامیکی دما و پارامترهای کیفی در مخزن، در سالهای 1384 تا 1385 مورد استفاده قرار گرفته است. داده های ورودی به سیستم شامل هندسه مخزن، شرایط آب و هوایی، شدت جریان ورودی، دما و غلظت پارامترهای کیفی جریان ورودی به مخزن می باشد. پارامترها و ضرایب انتخاب شده در کالیبراسیون مدل، شامل پارامترهای مؤثر بر دما، غلظت ارتوفسفات، آمونیوم، نیترات، کلروفیل آو اکسیژن محلول بود. از سایر پارامترهای شبیه سازی شده می توان به مواد آلی محلول معلق، جامدات معلق، جامدات محلول، CBOD و pH اشاره کرد. کالیبراسیون و صحتسنجی مدل بر اساس پروفیل های قائم دما و غلظت پارامترهای کیفی در چهار مقطع مخزن صورت پذیرفت. کالیبراسیون مدل در دوره اردیبهشت تا آذر 1384 و تایید آن در طی دی ماه 1384 تا تیر 1385 انجام گردید. نتایج، نشان دهنده همخوانی نسبتا مناسب نتایج حاصل از مدل سازی و داده های مشاهداتی هستند. پس از ترسیم تصویر کلی از شرایط تغذیهگرایی مخزن، آنالیز حساسیت به پارامترهای مؤثر در کالیبراسیون دما و کیفیت آب و همچنین نقش تغییر در بار آلاینده های ورودی به سیستم در پیشبینی رفتار سیستم مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان دهنده اهمیت بار فسفر در کنترل روند تغذیهگرایی در مخزن کرخه بود.
کلید واژگان: آنالیز حساسیت, تغذیه گرایی, شبیه سازی کیفی, مخزن کرخه, مدل CE, QUAL, W2 -
بهینه سازی چیدمان دینامیکی کارگاه های ساختمانی
-
تصمیم گیری یک امر ضروری در بسیاری از زمینه ها از جمله: مالی، مهندسی، پزشکی و... است. تصمیم گیری چند معیاره و تصمیم گیری گروهی دو روش قوی و پرکاربرد برای حل مسائل تصمیم گیری و انتخاب بهترین گزینه از بین گزینه های موجود است. تصمیم گیری گروهی نظر شرکت کننده های مختلف را اخذ و این نظرات را برای رسیدن به یک اجماع گروهی مناسب با یکدیگر تجمیع می کند.
در این مقاله ضمن بررسی تصمیم گیری گروهی فازی، یک الگوریتم جدید جهت تصمیم گیری گروهی فازی بر مبنای توافق گروهی ارائه می گردد. با استفاده از این الگوریتم تصمیم گیران قادرند نظرات و ارزیابی های خود از گزینه ها و همچنین اهمیت شاخص ها را به چهار صورت مختلف: 1- رتبه بندی گزینه ها 2- رابطه اولویت فازی 3- رابطه اولویت چندگانه 4- تابع مطلوبیت ارائه نمایند. در این الگوریتم، نظرات مختلف شرکت کنندگان پس از همگن سازی، با استفاده از یک عملگر تجمیعی با یکدیگر تجمیع شده و پس از برآورد میزان توافق گروهی، گزینه برتر انتخاب می گردد. علاوه براین، تصمیم گیران قادرند نظرات و ارزیابی های خود از گزینه ها و اهمیت شاخص ها را در هر مرحله تا رسیدن به توافق گروهی مناسب، مورد بازنگری و اصلاح قرار داده و تصمیم نهایی را بر اساس توافق گروهی بین کلیه اعضاء انتخاب نمایند. کارائی این الگوریتم در مدیریت و برنامه ریزی منابع آب، با استفاده از یک مطالعه کاربردی در انتخاب بهترین گزینه از بین 13 گزینه، برای تامین آب یک منطقه با استفاده از منابع آبهای زیرزمینی مورد بررسی قرار گرفته است. کاربرد الگوریتم مزبور در اولویت بندی 13 گزینه استحصال منابع آب زیرزمینی نشان داد که با تعامل بین تصمیم گیران و بازنگری تصمیم گیران با کمترین درجه توافق، می توان به یک تصمیم جمعی با درجه توافق معقول و از پیش تعیین شده دست یافت.کلید واژگان: تصمیم گیری گروهی فازی, توافق گروهی, مدیریت منابع آبهای زیرزمینی, عملگر تجمیعی OWADecision-making is an essential process in many financial, engineering, and medical fields. Multi Criteria Decision Making (MCDM) and Group Decision-Making (GDM) are among well practiced approaches in solving decision making problems. Group Decision-Making basically combines professional judgments into a coherent group decision. This paper surveys Fuzzy Group Decision Making (FGDM) and develops a new consensus-based fuzzy group decision making algorithm. Decision Makers (DMs) may express their opinions about alternatives and importance of each criterion in four different formats as follow: (1) preference ordering, (2) utility values, (3) fuzzy preference relations; and (4) multiplicative preference relations. In this proposed algorithm, unifying the evaluations of each expert, results in an aggregated score for each alternative. The third step is to rank the linguistic labels or fuzzy sets and select the preferred alternatives based on this sorting. Finally, the decision manager assesses the consensus level and the individual contribution to the group decision and selects the final solution. To illustrate the application of the model in the real decision making processes, this algorithm is used to a groundwater development project to select the most preference alternative for a regional water supply system. Results indicate that the proposed Fuzzy Group Decision Making approach is a relevant approach to aggregate the individual expert’s opinion in order to reach a reasonable and determinate consensus level among DMs.
Keywords: Fuzzy Group Decision Making, Consensus, Groundwater resource management, OWA aggregation operator -
در دهه های اخیر، روش های تکاملی و فراکاوشی به عنوان یک ابزار جستجو و بهینه سازی در حوزه های مختلفی مانند علوم، تجارت و مهندسی مورد استفاده قرار گرفته اند. وسعت دامنه کاربرد، سهولت استفاده و قابلیت دستیابی به جواب نزدیک به بهینه مطلق از جمله دلایل موفقیت این روش ها می باشد. فرآیند جفت گیری زنبورهای عسل نیز به عنوان یک روش بهینه سازی بر پایه رفتار حشرات، می تواند مورد توجه قرار گیرد. در این الگوریتم، فرآیند بهینه سازی نشات گرفته از رفتار زنبورهای واقعی در جفت گیری و تولید مثل می باشد. در این مقاله الگوریتم بهینه سازی جفت گیری در زنبورهای عسل در سه مثال شناخته شده ریاضی به کارگرفته شده است. جهت آزمایش قابلیت الگوریتم این سه مثال از مسائل شناخته شده ریاضی مقید و نا مقید و با متغیرهای پیوسته و با انواع پیچیدگی های موجود در مسائل بهینه سازی انتخاب شده اند. الگوریتم با تعداد قابل قبولی از پروازهای جفت گیری نتایج مناسب و نزدیک به بهینه مطلق ارائه می نماید. همچنین جهت نمایش کارآیی الگوریتم در حل این مسائل، نتایج حاصل با یک الگوریتم ژنتیک همراه با نخبه گرائی نیز مقایسه گردیده است. با وجود اینکه این الگوریتم در مراحل مقدماتی توسعه قرار دارد، اما نتایج حاصل بیانگر برابری نمودن و یا حتی برتری نتایج الگوریتم حاضر با نتایج حاصل از روش الگوریتم ژنتیک می باشد. مثال آخر نیز یک مسئله در دنیای واقعی و در رسته مهندسی آب است که مسئله بهره برداری بهینه از مخزن را شامل می شود. مدل توسعه یافته در یک مخزن با 60 دوره بهره برداری و با تابع هدف حداقل نمودن مجموع مجذور اختلاف رهاسازی از نیاز به کار گرفته شده است. نتایج حاصل گویای نتایج قابل قبول این الگوریتم با جواب بهینه مطلق این مسئله که از روش برنامه ریزی غیر خطی حاصل شده است می باشد.
کلید واژگان: الگوریتم بهینه یابی جفت گیری زنبورهای عسل, الگوریتم ژنتیک, مسائل شناخته شده ریاضی, بهره برداری بهینه از مخازن سدهاInternational Journal of Industrial Engineering & Production Management, Volume:19 Issue: 2, 2008, P 99Over the last decade, evolutionary and meta-heuristic algorithms have been extensively used as search and optimization tools in various problem domains, including science, commerce, and engineering. Ease of use and broad applicability may be considered as the primary reasons for their success. The honey-bee mating process has been considered as a typical swarm-based approach to optimization, in which the search algorithm is inspired by the process of real honey-bee mating. In this paper, the honey-bee mating optimization (HBMO) algorithm is applied to three well-known mathematical problems. To demonstrate the efficiency of the algorithm, these three problems are chosen from well-known constraint and unconstraint mathematical problems with continuous decision and state variables having all the complexities of optimization problems. The proposed HBMO algorithm results in a feasible, near-optimal solution in an acceptable number of mating flights. To emphasize the capability of the developed algorithm in handling these problems, results are compared with those of a well-developed genetic algorithm (GA). Although the HBMO algorithm is at the early stages of development the results obtained by the present algorithm are if not better but surly equally convenient to those employing genetic algorithms. A real-world water resources problem, in the field of water resources management is selected as a case study. The developed model is applied to a reservoir with 60 operational periods with the objective function of minimizing the root mean square error of release and demand. The results show that in this problem the algorithm arrives at the global optimum which is gained by non-linear programming. The results are promising and the algorithm arrives at the global optimum which is gained by non-linear programming. -
طراحی بهینه سیستم های کنترل سیلاب با استفاده از الگوریتم بهینه سازی Particle Swarmاز مهمترین عوامل تعیین کننده در طراحی سیستم ها و سازه های عمرانی، عوامل هزینه و ایمنی سازه ها می باشد. جهت این امر، تعیین ابعاد بهینه این سازه ها برای کاهش هزینه ها به نحوی که ایمنی آنها در حد مطلوب باقی بماند و کلیه پارامترها و محدودیتهای طراحی برآورده سازد، مورد نیاز می باشد. الگوریتمهای متعددی جهت حل مسایل بهینه سازی توسعه یافته اند. الگوریتم بهینه سازی Particle Swarm، (PSO)، یکی از جدیدترین الگوریتمهایی است که در اصل، جهت حل مسایل بهینه سازی پیوسته بر مبنای اصول زندگی مصنوعی و تحقیقات روانشناسی و با الگوبرداری از حرکت دست جمعی پرندگان و ماهیان، توسعه یافته است. در این مقاله مدل بهینه سازیی ارایه گردیده، که در آن از الگوریتمPSO به عنوان ابزار بهینه سازی و از بلوکTransport از نرم افزارSWMM به عنوان ابزار شبیه ساز جهت تحلیل هیدرولیکی سیستم کنترل سیلاب استفاده شده است. مدل بهینه سازی ارایه شده، مجموعه ای کارآمد ایجاد کرده است که ضمن بررسی دقیق رفتار هیدرولیکی سیستم، قادر به طراحی بهینه سیستم مورد نظر است. به عنوان مطالعه موردی در این مقاله، از مدل فوق جهت طراحی بهینه سیستم کنترل سیلاب پارس جنوبی در جنوب ایران که ترکیبی از یک سد تاخیری با تخلیه کننده تحتانی و چندین کانال انتقال آب است، استفاده شده است. نتایج نشان دهنده کارآمدی مدل پیشنهادی در کاهش هزینه های ساخت تا حدود23 درصد، می باشد.
کلید واژگان: سیستم های کنترل سیلاب, الگوریتم بهینه سازی PSO, SWMM, Transport, Particle Swarm -
با توجه به این که سیستمهای کنترل و هدایت سیلاب بسیار گسترده و پر هزینه هستند، طراحی سیستمهایی با هزینه کمتر و با ملحوظ کردن تمامی پارامترها و متغیرهای طراحی، ذهن محققان را به خود مشغول کرده است. لذا ایجاد نوعی مدل بهینه سازی جهت طراحی این سیستمها ضروری است. با توجه به کاربرد وسیع الگوریتم ژنتیک در علوم مختلف، در این مقاله پس از بررسی تاریخچه تحقیقات و تلاشهای انجام شده در زمینه کاربرد آن در حوزه مهندسی آب، از این الگوریتم به عنوان روش جستجو برای طراحی بهینه این سیستم ها استفاده شده است. در این مقاله نوعی مدل بهینه سازی ارائه شده، که در آن از الگوریتم ژنتیک به عنوان ابزار بهینه سازی و از بلوک Transport از نرم افزار SWMM به عنوان ابزار شبیه ساز برای تحلیل هیدرولیکی سیستم کنترل سیلاب استفاده شده است. مدل بهینه سازی ارائه شده، مجموعه ای کارامد را ایجاد کرده که ضمن بررسی دقیق رفتار هیدرولیکی سیستم، توانایی طراحی بهینه سیستم مورد نظر را دارد. به عنوان مطالعه موردی، از مدل مزبور برای طراحی بهینه سیستم کنترل سیلاب پارس جنوبی که ترکیبی از سد تاخیری با تخلیه کننده تحتانی و چند کانال انتقال آب می باشد، استفاده شده است. نتایج، نشان دهنده کارامدی مدل پیشنهادی در کاهش هزینه های ساخت تا حدود 23 درصد است.
کلید واژگان: الگوریتم ژنتیک, بهینه سازی, SWMM, Transport, سیستم کنترل سیلابFlood conducting and controlling systems are very huge and the construction and operation of these systems are very expensive. Any reduction in the construction cost of these system will lead to a major saving. This paper addresses the problem of optimal design of flood controlling systems using detention dams and proposes a methodology for the optimal design of these systems using evolutionary algorithms. The method uses Genetic Algorithm (GA) as a search engine and the Transport Module of the SWMM as the simulator. The simulator is able to analyze the unsteady flow in open channels and the basin of the dam. It is shown that interfacing GA as the optimizer and SWMM as the simulator leads to an efficient optimization tool for the optimal design of flood controlling systems. The effectiveness and efficiency of the model is tested against a simple analytical problem The applicability of the model for large scale real world problems is verified by solving the flood controlling system of South Pars Project and the results are compared with those proposed by the Consulting Engineers. The results show that proposed optimization model can considerably (about 23%) reduce the total costs of flood controlling systems.
- 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.