به جمع مشترکان مگیران بپیوندید!

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

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

عضویت
جستجوی مقالات مرتبط با کلیدواژه

genetic algorithm

در نشریات گروه محیط زیست
تکرار جستجوی کلیدواژه genetic algorithm در نشریات گروه علوم پایه
  • M. Ibrahim Abduljabbar, H. Ghafouri Taleghani *, I. Esmaili Paeen Afrakoti
    In this research, gas sweetening process of the Iraq Majnoon refinery plant and its optimization scenarios were investigated using ASPEN HYSYS 8.4 and genetic algorithm optimization. First, values of optimization parameters such as the values of the population, generations and crossover for single and multi-objective optimizations were obtained. The effect of temperature and molar flow of feed gas and make-up water on concentration of CO2 and H2S in the sweet gas were studied. The result showed that with increasing the temperature and molar flow of feed gas, the concentration of CO2 and H2S in the sweet gas was increased. The single and multi-objectives’ optimizations of process were carried out with minimizing the concentration of CO2 and H2S, minimizing the consumed energy of stripper and overall consumed energy of plant including energy of stripper and cooler. It was observed that for optimization of concentration of CO2 and H2S, mole fraction of CO2 and H2S decreased to minimum amounts of 5.52 e-4 and 6.84 e-9 between optimization data sets. Also, it was found that with increasing the number of objective functions of the optimization, the ability of the algorithm to reduce the amount of the objective functions decreases, because genetic algorithm should consider more constraints with increasing the number of objective functions. The novelty of this research was a comprehensive study of gas sweetening process optimization with single to four objectives.
    Keywords: Aspen HYSYS, Gas Sweetening, Genetic Algorithm, optimization, Simulation
  • حامد طالبی، سعید صمدیان فرد*، خلیل ولیزاده کامران
    برآورد تبخیر و تعرق مرجع (ET0) یک نیاز اساسی در مدیریت آب کشاورزی است. بااین حال، فقدان داده های هواشناسی لازم، تخمین ET0 را با استفاده از روش فایو-پنمن-مانتیث در مناطق وسیع تر دشوار کرده است. هدف از پژوهش حاضر، بررسی تخمین تبخیر و تعرق مرجع روزانه در دو اقلیم تبریز و رشت، بر اساس دمای سطح زمین سنجنده مادیس (LST) بدست آمده از تصاویر ماهواره ای است. بر اساس دو مدل جنگل تصادفی (RF) و جنگل تصادفی بهینه شده با الگوریتم ژنتیک (GA-RF) برای تخمین مقادیر ET0 استفاده شده است. پارامترهای مورد استفاده در هر دو ایستگاه شامل ترکیب پارامترهای دمای سطح زمین روزانه (LSTday)، دمای سطح زمین شبانه (LSTnight) و میانگین دمای سطح زمین در شب و روز (LSTmeant) است. نتایج نشان داد که LSTmeant توانایی مناسبی در تخمین ET0 در هر دو ایستگاه دارد. در ایستگاه تبریز با اقلیم نیمه خشک، مدل GA-RF-7 با 516/0=RMSE و در ایستگاه رشت با اقلیم بسیار مرطوب، مدلGA-RF-5  با  868/0=RMSE بهترین عملکرد را در بین مدل های مورد مطالعه داشتند. همچنین، ارزیابی ها نشان داد که دمای سطح زمین شبانه به اندازه دمای سطح زمین روزانه اهمیت داشته و با ترکیب این دو پارامتر نتایج رضایت بخشی حاصل شد.
    کلید واژگان: الگوریتم ژنتیک، جنگل تصادفی، سنجش از دور، فائو-پنمن-مانتیث
    Hamed Talebi, Saeed Samadianfard *, Khalil Valizadeh Kamran‬
    Estimating reference evapotranspiration (ET0) is a fundamental requirement of agricultural water management. However, the lack of necessary meteorological data makes it difficult to estimate ET0 using the FAO-Penman-Monteith equation wider areas. Therefore, this research examines the estimation of daily reference evapotranspiration using MODIS Land Surface Temperature (LST) from satellite imagery in two climates of Tabriz and Rasht. ET0 has been estimated using two random forests (RF) and random forests optimized with genetic (GA-RF) algorithms. The parameters used in both stations include the combination of daily land surface temperature (LSTday), nightly land surface temperature (LSTnight) and average land surface temperature at night, and day (LSTmean). The obtained results indicated that LSTmean has an excellent ability to estimate ET0 in both stations. In Tabriz station with a semi-arid climate, GA-RF-7 model with RMSE=0.516 and in Rasht station with a very humid climate, the GA-RF-5 model with RMSE=0.868, have the best performance among the studied models. Moreover, the evaluations revealed that the temperature of the earth's surface at night is as important as the temperature of the earth's surface during the day, and by combining these two parameters, satisfactory results may be obtained.
    Keywords: FAO-Penman-Monteith, Genetic Algorithm, Random forest, Remote Sensing
  • رضا باباخانی، آزاده شاهچراغی*، حسین ذبیحی
    زمینه و هدف

    مساله این پژوهش تبیین مدل نظری در جهت یافتن راهکاری نوین برای تولید و توسعه چیدمان فضایی پلان های معماری مبتنی بر روش های تعاملی و تلفیقی با کمک الگوریتم های یادگیری ماشین و ژنتیک است، در واقع هدف رسیدن به یک مدل نظری است که بیان می دارد الگوریتم های تکاملی به تنهایی مثمر ثمر نیستند، بلکه الگوریتم های یادگیری ماشین می توانند پلان ها را فراگیری کرده و مبنای مدل عملی شوند که به واسطه استفاده از الگوریتم های ژنتیک می توانند توسعه و تولید کننده نمونه های جدید باشند.

    روش بررسی

    در همین راستا روش پژوهش ترکیبی شامل مطالعات کتابخانه ای، گردآوری داده های خام، بررسی نمونه های موردی و استفاده از فرمول های محاسباتی به صورت تابع های هدف و جریمه است.

    یافته ها

    مطالعات این تحقیق نشان می دهد که الگوریتم ژنتیک توانایی حافظه سپاری ندارد و از طرفی مبنای محاسبات آن جهش و تصادفی عمل نمودن است که این فرآیند در تولید پلان های معماری به تنهایی اثربخش نخواهد بود.

    نتیجه گیری

    نتایج پژوهش نشان می دهد که براساس مدل نظری ارایه شده، الگوریتم یادگیری ماشین به واسطه ساختار نمونه پذیر خود می تواند نمونه هایی را ذخیره و بازشناسی نماید و الگوریتم ژنتیک که یک الگوریتم جستجوگر و توسعه پذیر است، هر بار نمونه های بیشتری را از پلان های معماری براساس مدل ریاضی ارایه شده تولید نماید.

    کلید واژگان: یادگیری ماشین، الگوریتم ژنتیک، تولید پلان، تولید خودکار پلان
    Reza Babakhani, Azadeh Shahcheraghi *, Hossein Zabihi
    Background and Objective

    The aim of this study is to explain to the theoretical model in order to find a new solution for the production and development of spatial arrangement of architectural plans based on interactive and integrated methods with the help of machine learning and genetic algorithms. Evolutionary algorithms alone are not effective, but machine learning algorithms can learn plans and form the basis of practical models that can develop and generate new samples through the use of genetic algorithms.

    Material and Methodology

    In this regard, the combined research method includes library studies, collecting raw data, reviewing case samples, and using computational formulas as objective and penalty functions.

    Findings

    Studies show that the genetic algorithm does not have the ability to store memory and on the other hand, the basis of its calculations is jumping and random action that this process is not effective in the production of architectural plans alone and research.

    Discussion and Conclusion

     findings show that the algorithm Machine learning, due to its exemplary structure, can store and recognize examples, and the genetic algorithm, which is a searchable and scalable algorithm, can produce more examples of architectural plans each time based on the proposed mathematical model.

    Keywords: Machine learning, Genetic algorithm, plan production, automatic plan production
  • محبوبه شیرانی، عباس خزایی، زینت مرزبان زاده، علیرضا گلی

    در این مطالعه جذب سطحی رنگ آنیونی آنیلین بلو بر روی جاذب جدید زیستی با نام محلی تنباک توره و نام علمی grantia aucheri مورد بررسی قرار گرفت. از تکنیک‌های طیف سنجی تبدیل فوریه- مادون قرمز و اسکن میکروسکوپ الکترونی برای مشخصه‌یابی جاذب استفاده شد. جاذب زیستی جدید برای حذف آنیلین بلو از نمونه‌‌های آبی ارایه شد. اثر پنج پارامتر pH، دما، زمان، غلظت اولیه رنگ، و جرم جاذب در فرایند حذف رنگ مورد بررسی قرار گرفت و شرایط بهینه‌‌ی pH در محدوده 4-5، دمای 25 درجه سانتی‌‌گراد، زمان 10 دقیقه، غلظت اولیه رنگ 40 میلی‌‌گرم بر لیتر، و میزان جاذب 12 میلی گرم به دست آمد. نتایج به دست آمده از مطالعات ایزوترم به خوبی با مدل لانگویر با ظرفیت جذب بالایی 79/65 میلی گرم بر گرم مطابقت داشت. جاذب پیشنهادی را در فرایند رنگ‌‌زدایی نشان داد. از شبکه عصبی-ژنتیک الگوریتم برای بهینه‌سازی فرایند استفاده شد که نزدیکی داده‌های پیش‌بینی شده الگوریتم ژنتیک با نتایج تجربی بیانگر کارایی و پتانسیل بالای روش مذکور در بهینه سازی جذب سطحی آنیلین بلو بر روی تنباک توره می‌‌باشد. پارامترهای ترمودینامیکی بررسی شدند. مقادیر منفی به دست آمده از ΔH° و ΔS° بیانگر گرماده بودن فرایند هستند. جذب سطحی آنیلین بلو از مدل سینتیکی شبه مرتبه دوم پیروی می‌کند.

    کلید واژگان: جذب سطحی، آنیلین بلو، جاذب زیستی، تنباک توره، بهینه سازی، الگوریتم ژنتیک
    Mahboube Shirani, Abbas Khazaei, Zinat Marzban zadeh, Alireza Goli

    In this study the adsorption of the anionic dye, aniline blue, onto a novel biosorbent with the local name of Tonbak Toureh and the scientific name of Grantia aucheri was considered. FT-IR and SEM were used for characterization of the biosorbent. The effect of dominant parameters including pH, amount of biosorbent, time, temperature, and initial dye concentration were investigated and the optimum conditions of pH of 4-5, time of 10 min, temperature of 25 ͦ C, dye concentration of 40 mg L-1, and biosorbent amount of 12 mg were achieved. The adsorption isotherms corroborate the experimental data were appropriately fitted to the Langmuir model with high adsorption capacity of 65.79 mg g -1. Artificial neutral network-genetic algorithm (ANN-GA) was applied for prediction and optimization of the process in which the closeness of the predicted values with experimental data confirms the efficiency and potential of ANN-GA for prediction and optimization of the adsorption process. The thermodynamic parameters were assessed. The positive ΔH° and ΔS° values described endothermic nature of adsorption. The adsorption of aniline blue followed the pseudo-second order kinetic model.

    Keywords: Adsorption, Aniline Blue, Biosorbent, Grantia aucheri, Genetic algorithm
  • S. Abdoli Naser, F. Haghparast *, M. Singery, H. Sattari Sarbangholi
    Most of today's buildings, due to improper imitation of the architecture of buildings in other countries, are forced to use more energy to create conditions of thermal comfort. Building windows affect energy efficiency. So, the aim of this research is to be concerned with Tabriz climate; in selecting the proportion and suitable glazing of the windows, in order to access the best design and execute a model to decrease energy consumption. The research approach is to utilize simulation and Design Builder software as a research tool. So, the annual gas consumed in the Building was received from the National Iranian Gas Company and a case study is modeled and after converting the unit from kWh to kg and kg to m3 and reliability of simulation results. Then, through parametric optimization, eight scenarios in designing windows and through the genetic algorithm, the glazing coating were evaluated. The simulations were performed again and the results index was examined. Eventually, based on the analysis of outputs, according to fixed area, it is more suitable to replace windows with the height of 1.5 to 1.74 meters instead of windows with the height of 1 or 1.2 meters. A window should be replaced with 2, 3, 4 or 5 windows with the same fixed area. I is desired to superseded triple-glazed glazing with low-emissivity filled with argon gas with clear double-glazed glazing filled with air to reduce energy consumption. The amount of heat losses for the window height of 1 to 1.5m, from one window to five windows and for the clear double-glazed glazing filled with air were 2.04%, 11.11%,. and 45.36%, respectively.
    Keywords: energy consumption, Parametric optimization, Genetic Algorithm, Window, Cold, dry climate of Tabriz
  • فاطمه سبز علیپور، حسین باقرپور*
    زمینه و هدف

    صرفه جویی در مصرف نهاده ها، حفظ سوخت های فسیلی و کاهش آلودگی هوا، از جمله مزیت هایی استفاده موثر از انرژی هستند. این پژوهش با هدف بهینه سازی انرژی و انتشار گازهای گلخانه ای محصول پرتقال در شهرستان دزفول، با کمک دو تکنیک بهینه یابی تحلیل پوششی داده ها و الگوریتم ژنتیک چند هدفه اجرا شد.

    روش بررسی

    در این تحقیق داده ها از 60 باغدار پرتقال به شکل تصادفی و از طریق مصاحبه حضوری و پرسشنامه ای در سال زراعی 1395 جمع آوری گردید و با استفاده از دو تکنیک تحلیل پوششی داده ها و الگوریتم ژنتیک چندهدفه مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت.

    یافته ها

    با توجه به نتایج حاصل از تکنیک تحلیل پوششی داده ها بر اساس مدل های بازگشت به مقیاس ثابت و متغیر و روش اندازه گیری ورودی محور، میانگین کارایی فنی، کارایی فنی خالص و کارایی مقیاس به ترتیب 95/0، 98/0 و 97/0 به دست آمد. نتایج بهینه سازی مصرف انرژی و انتشار گازهای گلخانه ای با استفاده از تحلیل پوششی داده ها نشان داد که حدود 36/4% از انرژی پرتقال، پتانسیل ذخیره شدن دارد که کودهای شیمیایی و سوخت دیزل بیشترین مقدار انرژی ذخیره شده را از کل انرژی ذخیره شده دارا می باشند. همچنین تحلیل پوششی داده ها قادر به کاهش 38/34 کیلوگرم کربن دی اکسید بر هکتار از گازهای گلخانه ای در محصول پرتقال می گردد. نتایج حاصل از الگوریتم ژنتیک نشان داد اگر تمامی نهاده ها به صورت کاملا بهینه مصرف شود، می تواند انرژی مصرفی در تولید پرتقال در منطقه مورد مطالعه را به میزان 1/26% کاهش دهد که در نتیجه کاهش این عامل ورودی، انتشار گاز گلخانه ای می تواند به میزان قابل توجهی کاهش پیدا بکند. همچنین نتایج نشان داد که میزان انرژی ورودی برای تولید پرتقال در حالت ایده آل می تواند 61/32810 مگاژول در هکتار باشد.

    بحث و نتیجه گیری

    با توجه به نتایج، استفاده از ماشین های نو به جای ماشین های فرسوده به منظور مصرف سوخت کمتر و همچنین تشویق کشاورزان به انجام آزمون خاک برای تعیین خصوصیات فیزیکی و شیمیایی خاک قبل از مصرف کود ها توصیه می شود.

    کلید واژگان: پرتقال، بهینه یابی، تحلیل پوششی داده ها، الگوریتم ژنتیک
    Fatemeh Sabzalipour, Hossein Bagherpour *
    Background and Objective

    Saving on inputs, preservation of fossil fuels and decreasing air pollution are the advantages to using energy efficiently.  The purpose of this study was to optimize energy inputs and greenhouse gas emissions of orange product in Dezful County, with two methods of data envelopment analysis and multi-objective genetic algorithm optimization techniques.

    Material and Methodology

     Data from 60 farmers were randomly collected through face-to-face interviews and a questionnaire during the year 2016 and using two methods of data envelopment analysis and multi-objective genetic algorithm were analyzed.

    Findings

    Regarding the results of data envelopment analysis technique based on fixed and variable return scale models and input-axis measurement, technical efficiency, net technical efficiency and scale efficiency were calculated to be 0.95, 0.98 and 97%. The results of optimization of energy consumption and greenhouse gas emissions by using data envelopment analysis showed that about 4.36% of orange energy has storage potential, that chemical fertilizers and diesel fuel have the highest amount of stored energy of all stored energy. Data envelopment analysis can reduce 34.38 kg of carbon dioxide per hectare from greenhouse gas emissions in orange crops. The results of the genetic algorithm showed that if all inputs were completely optimized, it could reduce the energy consumption of orange production in the study area by 26.1%. Also, the energy input for ideal orange production system could be 32810.6 MJ per ha.

    Discussion and Conclusion

    According to the results of this study, it is recommended to use of new machines and encourage farmers to conduct soil tests before using of fertilizer.

    Keywords: Orange, Optimization, Data Envelopment Analysis, Genetic algorithm
  • منیره آهنی، رضا ارجمندی*، حسن هویدی، جمال قدوسی، محمدرضا میری لواسانی
    زمینه و هدف

    در سال های اخیر انواع مدل ها به منظور ارزیابی زیرسامانه های مدیریت پسماند شهر تهران و  انتخاب گزینه برتر مدیریت پسماند مورد بررسی و استفاده قرار گرفته اند. ولی همچنان معضل دفع نهایی پسماند شهر تهران از مسایل مهم مرتبط با مدیریت محیط زیستی این کلان شهر می باشد. هدف از تحقیق حاضر ارایه یک مدل به منظور تخصیص مقادیر بهینه سالانه پسماند تهران به زیر سامانه های مدیریت پسماند در جهت رسیدن به بیش ترین بهره وری، کاهش هزینه و افزایش درآمد سامانه خواهد بود.

    روش بررسی

    ابتدا با مراجعه به مجتمع آرادکوه تهران و مصاحبه حضوری با کارشناسان و با استفاده از اطلاعات ثبت شده در مجتمع آرادکوه داده های مورد نیاز  تحقیق جمع آوری گردید.  سپس  مدل  پیشنهادی تحقیق به منظور تخصیص مقادیر بهینه سالانه پسماند با در نظرگرفتن تمامی قیود به 5 زیرسامانه بازیافت، کمپوست هوازی،  هاضم بی هوازی،  زباله سوز،  دفن بهداشتی با استفاده از الگوریتم ژنتیک مبتنی بر منطق فازی با هدف کاهش هزینه کل سامانه مدیریت پسماند شهری در محیط متلب اجرا و نتایج آن تجزیه و تحلیل شد .

    بافته ها: 

    نتایج قابل توجه تحقیق حاضر نشان داد با افزایش میزان ظرفیت زیر سامانه های دارای هزینه کمتر و سودآوری بیش تر، سامانه الزاما به سمت بهینه تر شدن میل نخواهد کرد و مقادیر پسماند تخصیص داده شده به میزان 750000، 960000، 182000، 325000، 780000 تن در سال به زیر سامانه های بازیافت، کمپوست هوازی،  هاضم بی هوازی، زباله سوز و دفن بهداشتی به ترتیب به عنوان بهینه ترین حالت برآورد شد.

    بحث و نتیجه گیری

    با توجه به نتایج مدل بهینه پیشنهادی تحقیق، لازم است جریان و روند تخصیص بهینه پسماند سالانه شهر تهران به زیر سامانه های بازیافت، کمپوست هوازی،  هاضم بی هوازی، زباله سوز و دفن بهداشتی با دقت بیش تری جهت افزایش بهره وری سالانه سامانه مدیریت پسماند شهر تهران دنبال شود .

    کلید واژگان: الگوریتم ژنتیک، مدل بهینه، مدیریت پسماند شهری، منطق فازی، هزینه
    Monireh Ahani, Reza Arjmandi *, Hasan Hoveidi, Jamal Ghoddousi, MohammadReza Miri Lavasani
    Background and Purpose

    In recent years, a variety of models have been used to evaluate the waste management systems in Tehran in order to select the best waste management options. But the problem of the final disposal of waste in Tehran is still one of the issues related to the environmental management of the metropolis. The purpose of this study is to provide one model for allocating optimal annual quantities of waste to waste management subsystems of Tehran in order to achieve the highest efficiency, reduce costs and increase system revenue.

    Materials and Methods

    In this research, first by referring to the Arad Kooh complex in Tehran and interviewing with experts and using the information recorded in this complex, the required data was collected. Then, an optimal model proposed for allocating optimal annual amount of municipal waste with considering all of limitations to 5 sub-systems of recycling, aerobic compost, anaerobic digestion, incinerator , landfill using genetic algorithm improved by fuzzy logic with the aim of reducing the total cost of the municipal waste management system in the MATLAB environment and its results were analyzed.

    Findings

    The significant results showed with increasing capacity the subsystems with lower cost and more profitability, the system will not necessarily seek to be optimized and optimal amount of waste allocated to each of the subsystems such as recycling, aerobic compost, anaerobic digestion, incinerator and landfill were estimated about 750,000, 960000, 182000, 325000, 780000 tons in each year, respectively.

    Discussion and Conclusion

    According to the results of the optimal model proposed in this study, it is necessary to carefully follow the flow and optimal allocation of waste from the annual production of Tehran to each of the following subsystems: recycling, aerobic compost, anaerobic digestion, incinerator and landfill in order to achieve the high annual efficiency for municipal solid waste management system in Tehran city.

    Keywords: Genetic algorithm, Optimal Model, Municipal Solid Waste Management, Fuzzy Logic, Cost
  • نیکروز مستوفی*، حمید مطیعیان

    یکی از عوامل تاثیرگذار بر روی پدیده جزایر حرارتی شهری، نوع پوشش سقف قطعات ملکی است که امروزه در جوامع پیشرفته توجه ویژه ای به آن می شود. اما با توجه به نحوه تاثیر متفاوت پوششهای مختلف و همچنین نتایج متفاوت پوششها در مکانهای مختلف، وجود یک سامانه تصمیم گیری مکانی جهت انتخاب پوشش بهینه در مکان بهینه اجتناب ناپذیر می باشد که تاکنون چنین سامانه ای پیاده سازی نشده است. لذا در این تحقیق سامانه ای ایجاد شده است که شامل دو مرحله اصلی برآورد درجه حرارت سطح منطقه مورد مطالعه و انتخاب مجموعه ای بهینه از قطعات ملکی برای تغییر پوشش سقف آنها با سه نوع پوشش ازقبل تعریف شده می باشد. سپس به منظور ارزیابی نتایج، مقادیر جدید درجه حرارت سطح و نمایش جزایر حرارتی شهری مجددا محاسبه گردید. با توجه به مدل فوق، انحراف معیار جزایر حرارتی منطقه از 222/13 درجه سلسیوس به 781/10 درجه سلسیوس بهبود یافته است که نشان دهنده افزایش یکنواختی این اثر در سطح منطقه است. همچنین نتایج حاصل از انتخاب قطعات ملکی و نوع پوشش آنها توسط مدل ارائه شده نشان می دهد که برای کنترل جزایر حرارتی در نیازمند استفاده از پوشش گیاهی در پیرامون منطقه می باشد زیرا این پوشش تاثیرات وسیعتری نسبت به سایر پوششها دارد.

    کلید واژگان: الگوریتم ژنتیک، تحلیلهای مکانی، تصاویر لندست 8، جزایر حرارتی شهری، مدل رگرسیون خطی
    Nikrouz Mostofi *, Hamid Motieyan
    Introduction

    Migration to cities and urban development have led to the irregular growth of cities and the uncontrolled transformation of natural land cover into artificial and impenetrable cover. As a result, it has created numerous environmental consequences for cities, including the phenomenon of heat islands, as a result of which the temperature of urban areas has increased compared to the surrounding areas, causing changes in ambient temperature, air pollution and harmful effects such as greenhouse emissions. Therefore, measuring and controlling the effects of urban heat islands, based on scientific and justifiable principles, helps decision-makers to overcome the resulting problems. Today, one of the most effective ways to control the effects of heat islands in developed countries is to use less heat-absorbing coverings, such as green infrastructure, high-albedo materials and flagstone, to cover the roofs of buildings. Therefore, in this study, an optimal planning based on spatial analysis, using the remote sensing and computational intelligence in the form of a spatial decision support system that can determine the effects of changing the roof covering of buildings in the study area.

    Materials and Methods

    To survey the research, a neighborhood from a central region of Tehran, the 7th region, was chosen to develop a software package for green roof planning. It is expected that the UHI effect has a significant role in this neighborhood since the region that the neighborhood belongs to, is one of the central regions in Tehran. Moreover, for developing the software package, map of parcels with attributes related to the area and land use and Images of Landsat 8 over the neighborhood are employed. Two main groups have a pivotal role in calculating UHI indices including vegetation and urban groups. When the indices are developed, the relationship between UHI and indices is investigated using the linear regression method (LRM) to obtain indices’ coefficients. Afterward, the software package tries to find some parcels, which constitute a certain and predefined percentage of area, that have a significant impact on UHI’s standard deviation by changing their roofs’ covers into three types cover including green, high albedo materials, and flagstones as the novelty of the research. Since there are a lot of feasible solutions, it is necessary to use a metaheuristic algorithm for finding the optimal solution. Therefore, in the second step of the proposed method, the optimal solution is conveyed by the Genetic algorithm (GA), as the most common algorithm in metaheuristic algorithms. After finding the optimum parcels for changing roofs’ cover, the UHI effect is computed once again to show the improvements.

    Discussion of Results

    As mentioned, the Genetic Algorithm is used to select the optimum subset of parcels for changing their roofs’ infrastructure with three covering classes including vegetation, high-albedo materials, and flagstones. This subset is assumed as 10 percent of all parcels in the area. However, some parameters should be set before using the algorithm such as the number of population and generation, the ratio of selection, crossover, and mutation. Besides, minimizing the standard deviation of SHI values was assumed as a fitness function for GA. As a result of the algorithm, the selected parcels and their appropriate roofs’ infrastructure for minimizing the standard deviation of SHI in the area are presented. This optimal solution was obtained through 252 generations that its convergence trend is presented. Additionally, based on the changes of selected parcels for roofs’ cover, the SHI values for the study area are computed again. These new values for the SHI and UHI effects are presented. However, the obtained standard deviation of SHI values for the changed roofs’ cover is 10.781°C while this value before changes is 13.222°C.
    By examining the selected parcels obtained from the GA results with green spaces in and around the study area, it is found that the GA selects parcels for changing the roof covering with vegetation that is not contiguous with the green spaces in their surrounding area. whereas, according to results, the GA did not choose any parcel in these areas to change their roofs’ infrastructure to vegetation cover. However, highly efficient covering in SHI values such as vegetation and high albedo materials circumscribed the study area. This fact shows that in order to control the variation of UHI in the center of the area, it is necessary to curb the SHI values in the border of the study area. However, the less efficient cover compared to vegetation and high-albedo materials, which is flagstones, are located dominantly in the center of the study area since their influence is more limited and local than the other types.
    It is also can be perceived that all changes in roofs’ infrastructure are not in line with changing to the vegetation cover, although this type of covering has the best effect to reduce SHI value. This consequence is because of the fitness function of GA, which is based on the standard deviation and not the mean value. The type of vegetation for covering decreases the SHI value, and thereby leads to decreasing mean value, while the objective of the software is to minimize the variation of SHI values. Therefore, vegetation cover is used in a location where the study area confronts with hotspot SHI value at that location. To verify this claim, the vegetation cover is utilized for all parcels selected by the GA to compute the SHI value for this scenario

    Conclusion

    With the widespread growth of cities and the increase in population, natural covers have been changed to artificial and impenetrable land cover, which lead to several environmental problems for cities, including UHI effects. Due to these changes, which are caused by the UHI effects, the temperature of urban areas becomes higher than the surrounding areas. One of the most practical and efficient methods for controlling the effects of urban heat islands is utilizing the green infrastructure and high albedo materials for roofs’ infrastructures; however, previous studies did not model this subject in quantitative practice. Based on this shortcoming, the present study proposed a software package to investigate quantitatively the changes of UHI effects based on the substitution of present roofs’ infrastructures to three selected types of covering class including vegetation, high-albedo materials, and flagstones. Additionally, the software used GA as a sub-model of the software to select the best set of parcels in the study area for changing their roofs’ infrastructure according to a specified fitness function. The fitness function assumed for this research is the standard deviation of the SHI values in the study area. This fitness function controls the variation of the SHI values and prevents the creation of UHI hotspots in the study area. . Examining the selected parcels obtained from the results of the GA with the surrounding green space and the study area, it was found that the genetic algorithm selects parcels to change the roof covering with vegetation that is not adjacent to the green space. This fact shows that in order to control the change of UHI in the center of the region, it is necessary to limit these values at the border of the region. However, less efficient cover compared to vegetation and high albedo materials, which is flagstone, is predominantly studied in the center of the area. It can be also seen that not all changes in roof infrastructure are consistent with changes in vegetation, although this type of cover has the best effect on reducing the amount of urban heat islands. This result is due to the fitness function of the genetic algorithm, which is based on minimizing the standard deviation of SHI in the area. Therefore, the vegetation is used in a place where the study area is exposed to a high amount of urban heat islands. Additionally, this cover type is more effective in the range of 100 and 150 meters of green areas.

    Keywords: Genetic Algorithm, Spatial Analysis, Landsat 8 images, urban heat islands, linear regression model
  • S. Abdoly Naser, F. Haghparast *, M. Singery, H. Sattari Sarbangholi

    According to statistics provided by the Iranian Statistics Center,40% of energy consumption is related to the housing sector. Windows as a component of exterior wall, Responsible for 20-30% of all energy infiltration. Therefore, the purpose of this study, is to optimize residential windows in cold and dry climate of Tabriz in order to reduce energy consumption. The research method is based on simulation with two methods "parametric optimization" and "genetic algorithm". The research tool is Design Builder software. So, the amount of annual gas consumption in the case study was received from the National Iranian Gas Company and then the basic research model is modeled in software and after converting the unit from kWh to m3 and validating the obtained results from simulation, in the next step, the type of glazing and frame are changed and then the sensitivity is analyzed by the two mentioned methods. The results showed that by replacing windows with triple glazed-glazing with low emission coating filled with argon, krypton and xenon gas and UPVC frame with clear double glazed-glazing filled with argon gas and iron frame, annual gas consumption for heating decreased by 52.43%, 55.34% and 56.60% and the heat loss from the windows is reduced by 7.97%, 9.54% and 10.49%, respectively.

    Keywords: Housing, Window, Glazing, Parametric optimization, Genetic Algorithm, energy consumption
  • سمیه جنت رستمی*، علی صلاحی
    سابقه و هدف

    توزیع مکانی و دقت داده های کیفی در مدیریت منابع آب زیرزمینی ضروری است. معمولا این داده ها از چاه های پایش جمع آوری می شود که به صورت مکانی در حوضه آبریز یا آبخوان مورد مطالعه توزیع شده است. در طراحی شبکه پایش، حداقل تعداد چاه های پایش با توزیع مکانی بهینه و مناسب از نظر اقتصادی مورد نیاز است. بنابراین نحوه توزیع چاه ها و تعداد آن ها در طراحی شبکه پایش کیفی یکی از موارد مهم در بهینه سازی مسایل مربوط به آب زیرزمینی است. هدف از این مطالعه، یافتن شبکه پایش بهینه با حداقل تعداد چاه ها در آبخوان دشت گیلان است، به طوری که، توزیع مکانی مناسبی از نظر پارامترهای کیفیت آب زیرزمینی داشته باشد. با توجه به اینکه یکی از مهمترین معیارهای کیفیت آب زیرزمینی شوری است که با پارامترهایی مانند کل جامدات محلول (TDS)، یون کلر (Cl) و هدایت الکتریکی (EC) اندازه گیری می شود، در این مطالعه پارامتر EC به عنوان پارامتر کیفی در طراحی شبکه پایش انتخاب گردید.

    مواد و روش ها

    برای جستجوی بهینه شبکه پایش کیفی از الگوریتم بهینه سازی ژنتیک (GA) استفاده شد. در این روش، یک شبکه ممکن از چاه های پایشی که در منطقه واقع شده است به عنوان یک کروموزوم در نظر گرفته می شود و هر چاه پایش، ژن های کروموزوم هستند که با ساختار دودویی (صفر و یک) کدگذاری می شوند. در صورتی که انتخاب شود یک و در غیر این صورت صفر خواهد بود. در این مطالعه همزمان دو تابع هدف متضاد حل می شود. هدف اول حداکثر کردن تطابق (برازش) بین توزیع های EC محاسبه شده در شبکه پایش موجود و شبکه جدید است. که این تطابق با استفاده از کارایی مدل نش ساتکلیف ارزیابی می شود. هدف دوم نیز با در نظر گرفتن محدودیت مربوط به هزینه، حداقل کردن تعداد چاه های پایش در شبکه جدید ایجاد شده می باشد. این دو هدف در یک تابع هدف تعریف می شود که در آن ترکیب های مختلفی از دو هدف با اعمال ضریب وزنی w مورد بررسی قرار می گیرد.

    نتایج و بحث

    نتایج ارزیابی ها نشان داد که انتخاب جواب بهینه تا حد زیادی به تعیین ضریب وزنی w بستگی دارد. بنابراین باید مقدار w را با توجه به متعادل ترین جواب انتخاب شود. متعادل ترین جواب به این معناست که بین هزینه و پراکنش مکانی چاه ها در منطقه یک رابطه قابل قبولی برقرار باشد. در ادامه، برای انتخاب بهترین جواب بهتر است علاوه بر استفاده از ضریب کارایی نش ساتکلیف از شاخص های عملکرد دیگری مانند PBIAS، RMSE، ضریب رگرسیون و انحراف معیار نیز استفاده شود. به طور کلی، نتایج بدست آمده در این مطالعه با توجه به این شاخص ها قابل قبول بوده است. همچنین، بررسی توزیع مکانی و مقایسه میانگین مقادیر EC مشاهده شده در منطقه و EC محاسبه شده در شبکه بهینه با توجه به همه چاه های پایش انتخاب شده نشان می دهد که مقادیر بهینه شده بزرگتر از میانگین مقادیر مشاهده شده در منطقه است. بنابراین به وضوح نتیجه گیری می شود که شبکه بهینه شده داده های کیفی آب زیرزمینی مناطق آلوده تر را فراهم می کند.

    نتیجه گیری

    نتایج نشان داد که کاربرد روش بهینه سازی به طور قابل ملاحظه ای تعداد چاه های پایش را با توجه به توزیع مکانی مقادیر EC کاهش می دهد. علاوه بر این، شبکه پایش طوری طراحی شد که تعداد نقاط نمونه برداری در مناطق با آلودگی کمتر، حذف شد و در مناطقی با آلودگی بیشتر، اضافه شد. در طراحی شبکه پایش کیفی آب زیرزمینی بهتر است به صورت دوره ای بهینه سازی انجام شود، زیرا انتظار می رود کارایی شبکه پایش با اضافه شدن چاه های جدید به شبکه تغییر کند. ارزیابی های پی در پی شبکه پایش به صورت هر چند سال یک بار، در تعیین ارزیابی درازمدت کیفیت آب زیرزمینی و عوامل موثر در آن کمک می کند که می تواند در برنامه ریزی و اعمال روش هایی برای بهبود کیفیت آب زیرزمینی موثر باشد.

    کلید واژگان: مدیریت کیفی، شبکه پایش، آب زیرزمینی، بهینه سازی، الگوریتم ژنتیک
    Somaye Janatrostami*, Ali Salahi
    Introduction

    A spatial distribution and accuracy of groundwater quality data is required for management of groundwater resources. These data are usually collected from monitoring wells which are spatially distributed in the studied aquifer. In the design of the monitoring network, the minimum number of monitoring wells with an optimum spatial distribution is necessary to ensure a cost efficiency. Therefore, the configuration of the wells distribution and their number in groundwater monitoring networks are an important problem for optimizing groundwater issues. This study was targeted to find an optimal monitoring network with minimum number of wells in the Guilan’s aquifer so that provides sufficient spatial distribution on groundwater quality. Salinity is one of the most important criteria for the quality of groundwater which is measured by using of parameters such as Total Soluble Solids (TDS), Chloride ion (Cl) and Electrical Conductivity (EC). Hence, EC was selected as a quality parameter in the design of the monitoring network in this study.

    Materials and methods

    Genetic optimization algorithm (GA) was used to search for optimal quality monitoring network. In this method, a possible network of monitoring wells located in the aquifer considered for each “chromosome”. Then each monitoring well in this network is represented by a binary bit. Finally, they are coded by bit value equals to 1 for well that was selected for the network or by bit value equals to 0 for well that was not selected for the network. In this paper, two conflicting objective functions are simultaneously solved. The first objective function is the maximization of the match between the interpolated EC distributions obtained from data of the all available monitoring wells and the wells from the newly generated network. The match is evaluated by using of the Nash-Sutcliffe (NS) model efficiency. The second objective is the minimization of the number of the monitoring wells in the newly generated network by considering cost-related constraints. These two objectives are integrated in a single objective function where different combinations of both objectives are investigated by considering two cases.

    Results and discussion

    The results showed that the relative importance of each objective is expressed using the weighting coefficient, w. It was found that the solution of the optimization is very dependent on the selection of w. Therefore, a w value that are resulted by the most balanced solution should be selected. Most balanced means that the trade-off between cost and spatial distribution is most acceptable. To choose the most solution, it is highly recommended to evaluate additional performance indicators besides NS coefficient such as RMSE, PBIAS, the regression coefficient and standard deviation. Additionally, mean values of EC observed in the optimized network are higher than those in all monitoring wells. Therefore, it could be clearly concluded that the optimized network provides groundwater quality data from more polluted areas.

    Conclusion

    The results showed that the optimization approach significantly reduces the number of monitoring wells with spatial distribution of the EC values. Additionally, the monitoring network was optimized such a way that sampling points were removed from less polluted areas and were selected in areas with higher pollutant concentrations. The optimal design of the monitoring network should be performed periodically. Since monitoring efficiency is expected to change when the data of the new wells become available, a re-evaluation of the optimized monitoring network considering the addition of new wells every few years may help the determination of the long-term effectiveness of a groundwater quality monitoring program.

    Keywords: Quality Management, Monitoring network, Groundwater, Optimization, Genetic algorithm
  • مجید خان علی، مهدیه محمدنیا، هما حسین زاده، اسدالله اکرم*
    سابقه و هدف

    توسعه پایدار ایجاب می کند که تامین انرژی مورد نیاز بصورت پایدار، با هزینه ای قابل قبول و با کمترین اثر های منفی اجتماعی و محیط زیستی صورت گیرد. بنابراین بهینه سازی مصرف انرژی و در نتیجه کاهش انتشار آلاینده های محیط زیستی از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد. هدف از این پژوهش بررسی میزان مصرف انرژی و انتشار آلاینده ها و در نهایت بهینه سازی مصرف انرژی با استفاده از روش های مرسوم بهینه سازی از جمله تحلیل پوششی داده ها و الگوریتم ژنتیک با هدف کاهش انتشارات محیط زیستی در صنعت تولید کیک در استان گیلان بود.

    مواد و روش ها

    با استفاده از مدل های تحلیل پوششی داده ها، واحدهای کارا و ناکارا در مصرف انرژی شناسایی شدند. براساس الگوی مصرف انرژی واحدهای کارا، الگوی مصرف بهینه انرژی برای دیگر واحدها بیان شد و ارزیابی محیط زیستی براساس الگوی بهینه انجام شد. در نهایت، با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک و با در نظر گرفتن دو تابع هدف به منظور افزایش عملکرد و کاهش شاخص گرمایش جهانی، الگوی بهینه مصرف انرژی در دیگر واحدهای تولید کیک بیان شد.

    نتایج و بحث

    نتایج این پژوهش نشان داد که میزان 260532/26مگاژول انرژی برای تولید روزانه 4157/14کیلوگرم کیک مصرف شده است. بیشترین سهم انرژی مصرفی به گاز طبیعی با 128582/1مگاژول اختصاص داشت. همچنین سنجه گرمایش جهانی برای تولید هر تن کیک kg CO2 eq.13099/49تعیین شد. بر اساس نتایج تحلیل پوششی داده ها، از مجموع 21 واحد تولیدی کیک، 17 واحد براساس مدل بازگشت به مقیاس متغیر کارا شناخته شدند. براساس نتایج مدل های تحلیل پوششی داده ها، میزان کل انرژی موردنیاز در حالت مصرف بهینه نهاده ها، درصد صرفه جویی انرژی و کاهش سنجه گرمایش جهانی بترتیب برابر 254929/28مگاژول در روز، 15/2 درصد و kg CO2eq. 550/18به ازای تولید یک تن کیک تعیین شدند. همچنین الگوی مصرف انرژی بیان شده توسط الگوریتم ژنتیک چند هدفه منجر به کاهش 36/30درصدی در مصرف انرژی شد که بیشترین درصد صرفه جویی در انرژی مربوط به نیروی کارگری بود. بر اساس نتایج بهینه سازی چندهدفه، میزان گرمایش جهانی به ازای تولید یک تن کیک برابر kg CO2eq. 10038/44تعیین شد.

    نتیجه گیری

    بهینه سازی چند هدفه با الگوریتم ژنتیک در مقایسه با بهینه سازی با تحلیل پوششی داده ها، منجر به کاهش بیشتر انرژی مصرفی، گرمایش جهانی، هزینه های تولید و بارهای محیط زیستی و همچنین افزایش بیشتر درآمد شد. بنابراین استفاده از روش الگوریتم ژنتیک، راه را برای رسیدن به توسعه پایدار در صنعت تولید کیک و باقی ماندن در عرصه رقابت با دیگر صنایع غذایی هموار خواهد کرد.

    کلید واژگان: الگوریتم ژنتیک، انرژی، تحلیل پوششی داده ها، کیک، گرمایش جهانی
    Asadollah Akram*, Majid Khanali, Mahdieh Mohammadnia, Homa Hosseinzadeh

     

    Introduction

    Sustainable development necessitates the supply of energy resources in a sustainable manner, with a reasonable cost and with minimum negative social and environmental impacts. Thus the optimization of energy consumption, and as a result, the reduction of environmental emissions is of particular importance. The purpose of this study was to assess the amounts of consumed energy and pollutant emissions, optimization of energy consumption, and reduction in environmental emissions in the cake production industry in Guilan Province using data envelopment analysis (DEA) and genetic algorithm (GA).

    Material and methods

    The efficient and inefficient units considering energy consumption were identified using DEA models. The optimal energy consumption pattern based on efficient units was presented for other cake production units, and the environmental assessment was performed based on the optimal pattern. Finally, using the multi-objective genetic algorithm (MOGA) and considering two objective functions aiming at increasing the yield and reducing the global warming (GW) index, the optimal energy consumption pattern in cake production units was presented.

    Results and discussion

    The results of this study showed that 260532.25 MJ of energy was consumed for a daily production of 4157.14 kg of cake. The highest share of energy consumption was allocated to natural gas with 128582.1 MJ. Also, GW index was calculated 13099.49 kg CO2 eq. per ton of produced cake. According to DEA results, from a total of 21 cake production units, 17 units were recognized efficient based on variable returns to scale model. Based on DEA results, the total energy consumption for optimum consumption of inputs, the energy saving percentage, and the reduction of GW index were determined 254929.28 MJ day-1, 2.15%, and 550.18 kg CO2 eq. per ton of produced cake, respectively. Also, the energy use pattern proposed by the MOGA resulted in 36.3% reduction of energy consumption, in which the highest percentage of energy savings was associated with human labor. Based on the optimization results of MOGA, GW index for
    production of one ton of cake was calculated 10038.44 kg CO2 eq.

    Conclusion

    MOGA optimization method in comparison to DEA, resulted in more reduction of energy consumption, GW index, production costs, and environmental burdens as well as higher income. Thus, the use of MOGA will pave the way for achieving sustainable development in cake production industry and staying in competition with other food industries.

    Keywords: Genetic algorithm, Energy, Data envelopment analysis, Cake, Global warming
  • حامد مازندرانی زاده*، رحیمه زاوش پرگو، پیمان دانشکار آراسته
    زمینه و هدف

    قطر، عمق کارگذاری و فواصل لوله های زهکش سه متغیر اساسی در طراحی شبکه های زهکش زیرزمینی می باشند. پساب خروجی از شبکه های زهکشی می تواند اثرات مخرب زیادی بر محیط زیست بر جای بگذارد. انتخاب مناسب متغیرهای طراحی فوق می تواند به کاهش خسارت محیطزیستی کمک نماید. هدف از این مقاله، ارایه مدلی به منظور انتخاب بهینه پارامترهای طراحی سیستم زهکشی زیرزمینی با هدف کاهش خسارات محیطزیستی ناشی از تخلیه پساب به محیط زیست است، به نحوی پس از تخلیه زهاب، غلظت شوری رودخانه از حد مجاز قابل قبول بیش تر نشود.

    روش بررسی

    به این منظور بیشینه نمودن اختلاف شوری زهاب خروجی و حد مجاز غلظت قابل تخلیه به رودخانه به عنوان تابع هدف مدل در نظر گرفته شد. مدل بهینه سازی الگوریتم ژنتیک ([1]GA) که یکی از انواع الگوریتم های تکاملی است مورداستفاده قرار گرفت، همچنین به منظور شبیه سازی انتقال شوری از مدل هوخهات استفاده شد. در مدل هوخهات انتقال آب به زهکش در دو بخش بالا و پایین سطح زهکش به صورت مجزا و با شوری های متفاوت مدل می شود. به منظور ارزیابی مدل پیشنهادی، یکی از واحدهای شرکت کشت و صنعت سلمان فارسی به عنوان مطالعه موردی انتخاب شد. برنامه نویسی روابط مورد استفاده در این تحقیق شامل تابع شبیه سازی انتقال شوری هوخهات و همچنین الگوریتم بهینه سازی GA در محیط نرم افزار Matlab کد نویسی شده است.

    یافته ها

     نتایج نشان می دهد عمق کارگذاری لوله های زهکش عموما بر حداقل عمق مجاز نصب منطبق هستند، به عبارت دیگر ازآن جاکه تابع هدف مدل دست یابی به حداقل خسارات محیطزیستی است، حداقل عمق نصب به عنوان عمق بهینه انتخاب شده است. پارامترهای عمق، قطر و فاصله بهینه به دست آمده در این مطالعه به ترتیب 3/1، 1/0 و 3/34 متر محاسبه شده است. همچنین نتایج بررسی حساسیت مدل پیشنهادی به تغییر دو فرض اولیه اجرای مدل، حداقل عمق مجاز نصب و عمق تثبیت سطح ایستابی نشان می دهد با افزایش حداقل عمق مجاز نصب فاصله زهکش ها افزایش یافته و کاهش عمق تثبیت سطح ایستابی باعث افزایش فواصل زهکش ها و افزایش غلظت زهاب تخلیه شده به محیط زیست می شود.

    بحث و نتیجه گیری

     در این تحقیق و با استفاده از اطلاعات مطالعه موردی شرکت کشت و صنعت سلمان فارسی، به منظور کاهش خسارت محیطزیستی ناشی از اجرای طرح های زهکشی، زهکش ها در حداقل عمق مجاز نصب قرار داده شوند.

    کلید واژگان: الگوریتم تکاملی، الگوریتم ژنتیک، زه آب، کشت و صنعت سلمان فارسی، محیط زیست
    Hamed Mazandarani Zadeh *, Rahime Zadesh Pargo, Peyman Daneshkar Arasteh
    Background and Objective

    Diameter, insertion depth and spacing of drainage pipes are three crucial variables in the design of underground drainage network. Effluents have a great potential to leave lots of damage on the environment. The proper selection of design variables can lead to reducing the environmental damage. The purpose of this paper is to provide a model for selecting optimal design parameters for underground drainage systems to reduce environmental damage, in a way that after the discharge of drainage to the river, river salinity concentration does not exceed the acceptable limit.

    Method

    For this purpose, maximization of difference between drainage water salinity and acceptable limit was considered as the objective function. Genetic Algorithm (GA), kind of evolutionary algorithm, has been used to simulate the transmission and the salt Hooghoudt model was used also. In Hooghoudt model water transition to drainage is modeled in two upper and lower individual part. In order to evaluate the proposed model, an agro-industrial unit Salman Farsi was chosen as case study. Matlab software was employed to program the formula and algorithm which has been used in this research, including Hooghoudt salinity transfer simulation function and GA algorithm optimization.

    Findings

    Results show that the pipe depth is complying with minimum allowable depth. In other words, since the objective function of the model is to achieve minimal environmental damage, the minimum depth of installation is generally chosen. Optimum diameter, insertion depth and spacing have been obtained 1.3, 0.1 and 34.3 respectively. The results of the sensitivity of the model to change of the two basic assumptions, minimum allowable depth and stabilize the water table depth stabilizing, shows by increasing the allowable minimum depth of installation, drainage spacing increases and reducing the depth of the water table stabilizing will increase the drainage intervals and leads to increasing the concentration of drainage water discharged to the environment.
    Discussion and

    Conclusion

    In this study and by using information about the Salman Farsi agro-industry company, to reduce the environmental damage caused by drainage projects, installation depth of drainage should be equal to the minimum allowable depth.

    Keywords: evolutionary algorithm, Genetic algorithm, effluent, Agro-industrial unit Salman Farsi, Environment
  • حسین نوروزی قوشبلاغ*، اصغر اصغری مقدم، سمیه هاتف تبار

    برای پاک سازی آب های زیرزمینی آلوده و مصرف مجدد آن، اغلب باید وقت و هزینه زیادی صرف شود و یافتن منبع آبی جایگزین همیشه امکان پذیر نیست. محدوده مطالعاتی میاندوآب به عنوان مهم ترین دشت حوضه دریاچه ارومیه یکی از مناطق مهم کشاورزی کشور، در معرض خطر آلودگی به نیترات قرار گرفته است. لذا بررسی مناطق آسیب پذیر آبخوان این منطقه با روش مناسب از اهمیت بالایی برخوردار است. در این تحقیق ابتدا از روش دراستیک معمولی، آسیب پذیری دشت میاندوآب برای بررسی مناطق در معرض آلودگی استفاده شد. سپس برای بهینه سازی روش دراستیک با استفاده از الگوریتم ژنتیک، تابع هدفی به الگوریتم ژنتیک تعریف شد و وزن های بهینه پارامترهای دراستیک با بیشینه کردن تابع هدف بدست آمد. داده های غلظت نیترات و شاخص همبستگی آن با آسیب پذیری برای بررسی صحت سنجی روش های ارائه شده به کار برده شد. شاخص همبستگی نشان داد که دراستیک بهینه شده با استفاده از الگوریتم ژنتیک، شاخص همبستگی بالاتری با نیترات داشته و نتیجه بهتری نسبت به دراستیک معمولی برای منطقه ارائه داده است. نقشه بهینه شده با استفاده از روش الگوریتم ژنتیک نشان می دهد که حدود 18، 11، 28، 26 و 17 درصد از دشت به ترتیب در مناطق با آسیب پذیری خیلی کم، کم، متوسط، زیاد و خیلی زیاد واقع شده اند.

    کلید واژگان: آبخوان، آلودگی، الگوریتم ژنتیک، دشت میاندوآب، دراستیک
    Hossein Norouzi Ghoshbelag *, Asghar Asghari Moghaddam, Somayyeh Hateftabar
    Introduction

    Limitation of surface water resources and excessive water utilization from aquifers, as well as the pollutants intrusion through the agricultural, urban and industrial activities, cause irreparable damage to groundwater. Groundwater system doesn’t respond quickly to contaminants and contaminants reaching time to the groundwater and its release into the aquifer is usually long. Remediation of contaminated groundwater and re-use often takes a lot of time and money and sometimes finding an alternative source of water is not possible. Therefore, the best and most effective solution is preventing the contamination entry to this valuable source. Determining the groundwater contamination level is one of the most important hydrogeological studies, which in this regard, the identification of susceptible areas and aquifer vulnerability assessment has great importance. Determining groundwater contamination is one of the most important hydrogeological studies. In this regard, identification of the contamination risk areas the aquifer vulnerability assessment has great importance. The Miandoab study area as a most important plain of the Urmia lake basin is one of the agricultural areas in Iran, especially in grape production, therefore, because of overuse of various chemical and animal fertilizers, it can be a nitrate-contaminated plain. Therefore, considering the importance of groundwater in the Miandoab region, which is also used for drinking, the vulnerability assessment of this plain is necessary. In the present study, the study of contaminant risk areas using DRASTIC vulnerability method has been investigated and the vulnerability map has been optimized using a genetic algorithm. 2. Materials and Methods The Miandoab Plain with an area of approximately 1150 Km2 is located in the south of Urmia Lake and is a part of the Alborz-Azarbayjan structural zone from the geological viewpoint. The average annual rainfall, based on the thirty years (1989-2018) data from Malekan and Miandoab synoptic stations is about 284 mm per year. This region, based on empirical Emberger method (1952) and using the statistics meteorology data, has a cold and semi-arid climate. Figure 1 shows the location of the study area. Fig 1. Geographic location of the study area The DRASTIC model has been used to mapping the groundwater vulnerability to pollution in many areas. Since this method is used in different places without any changes, it cannot consider the effects of pollution type and characteristics. Therefore, the method needs to be calibrated and corrected for specific aquifer and pollution. The DRASTIC model was improved with several methods such as the artificial neural network. In this study, the genetic algorithm is proposed for groundwater vulnerability.

    Results and discussion

    The DRASTIC map was created by applying the weights for each parameter and integrating and overlaying the layers. According to the results of the DRASTIC model for plain, 15, 10, 17, 33 and 25 percent of the plain, respectively located in areas with very low, moderate, high and very high vulnerability. In the genetic algorithm method, the optimal weights of the parameters were obtained by maximizing the objective function. Based on the genetic algorithm method, groundwater depth, hydraulic conductivity, and unsaturated medium have the most effect on the vulnerability of groundwater in the region, respectively. Fig 2 shows the vulnerability map of Miandoab plain based on DRASTIC and optimized DRASTIC. The optimized map using the genetic algorithm method shows that about 18, 11, 28, 26 and 17 percent of the plains are located in very low, moderate, high and very vulnerable areas. According to the results of the model, the central parts of the Miandoab plain have been introduced as more vulnerable areas. A) B) Fig 2. Vulnerability map using: A) General DRASTIC, B) optimized DRASTIC using genetic algorithm

    Conclusion

    In the present study, the study of contaminating risk areas using DRASTIC vulnerability method has been investigated and the vulnerability map has been optimized using a genetic algorithm. The optimized map using the genetic algorithm method shows that about 18, 11, 28, 26 and 17 percent of the plains are located in very low, moderate, high and very vulnerable areas. According to the results of the model, the central parts of the Miandoab plain have been introduced as more vulnerable areas. Based on the results of correlation index (CI), optimized DRASTIC using genetic algorithm has the highest priority in identifying areas at high contaminate risk due to having the highest correlation coefficient (CI) with nitrate. In general, identifying the susceptible areas to contamination using appropriate methods, sources and contributing factors can be used for proper management and monitoring of groundwater.

    Conclusion

    In the present study, the study of contaminating risk areas using DRASTIC vulnerability method has been investigated and the vulnerability map has been optimized using a genetic algorithm. The optimized map using the genetic algorithm method shows that about 18, 11, 28, 26 and 17 percent of the plains are located in very low, moderate, high and very vulnerable areas. According to the results of the model, the central parts of the Miandoab plain have been introduced as more vulnerable areas. Based on the results of correlation index (CI), optimized DRASTIC using genetic algorithm has the highest priority in identifying areas at high contaminate risk due to having the highest correlation coefficient (CI) with nitrate. In general, identifying the susceptible areas to contamination using appropriate methods, sources and contributing factors can be used for proper management and monitoring of groundwater.

    Conclusion

    In the present study, the study of contaminating risk areas using DRASTIC vulnerability method has been investigated and the vulnerability map has been optimized using a genetic algorithm. The optimized map using the genetic algorithm method shows that about 18, 11, 28, 26 and 17 percent of the plains are located in very low, moderate, high and very vulnerable areas. According to the results of the model, the central parts of the Miandoab plain have been introduced as more vulnerable areas. Based on the results of correlation index (CI), optimized DRASTIC using genetic algorithm has the highest priority in identifying areas at high contaminate risk due to having the highest correlation coefficient (CI) with nitrate. In general, identifying the susceptible areas to contamination using appropriate methods, sources and contributing factors can be used for proper management and monitoring of groundwater.

    Keywords: Aquifer, Contamination, DRASTIC, Genetic Algorithm, Miandoab Plain
  • مهدی کرمی مقدم*، تورج سبزواری
    یکی از مسایلی که باعث تخریب پل ها می شود، آبشستگی پایه های آنهاست. محاسبه دقیق تر عمق آبشستگی کمک زیادی به طراحی صحیح پایه های پل خواهد کرد. یکی از راه های محاسبه عمق آبشستگی استفاده از روابط تجربی است. در این تحقیق جهت بهینه کردن روابط با استفاده از الگوریتم ژنتیک و مقادیر میدانی عمق آبشستگی، 17 رابطه تجربی اصلاح شدند. تعداد 80 درصد داده های میدانی جهت بهینه کردن روابط و مابقی جهت صحت سنجی آنها استفاده شد. معیارهای آماری جهت مقایسه نتایج حاصل از روابط تجربی و روابط اصلاح شده با مقادیر اندازه گیری استفاده شد. نتایج نشان داد الگوریتم ژنتیک به خوبی توانست روابط تجربی را اصلاح کند. رابطه (Froehlich 1988) دارای بیشترین دقت در بین روابط تجربی را داشت. بنابراین الگوریتم ژنتیک کمترین تاثیر را جهت اصلاح این رابطه داشت. بیشترین کاهش خطای RMSEروابط اصلاح شده نسبت به روابط تجربی مربوط به روابط (Neill 1964)، (Melville 1975)، (Laursen and Toch 1956)، (Blench II 1962) و (Hancu 1971) به ترتیب برابر 75، 72، 71، 71 و 71 درصد بود. رابطه اصلاح شده (Blench II 1962) با شاخص های RMSE، MAE، E و R2 به ترتیب برابر 57/0 متر، 085/0- متر، 62 درصد و 65/0 یکی از روابط با کمترین میزان خطا و بیشترین ضریب همبستگی انتخاب شد. در انتها روابط دیگری جهت پیش بینی عمق آبشستگی پایه های پل پیشنهاد شد
    کلید واژگان: آبشستگی، بهینه کردن، پایه پل، الگوریتم ژنتیک
    Mehdi Karami Moghadam*, Tooraj Sabzevari
    One of the main reasons of bridge destruction is the bridge piers scour. A more accurate computation of scour depth would lead to a more solid design of bridge piers. Empirical equations can be applied to compute the scour depth. In this study, the coefficients of 17 empirical equations were optimized using genetic algorithm and fieldwork values. 80% of the field data were used to optimize the equations and the rest were used to verify them. The RMSE, MAE, E and R2 criteria were applied to evaluate the optimization method where the results showed the ability of genetic algorithm in empirical equations optimization. The (Froehlich 1988) equation had the highest degree of precision among the empirical equations, so the genetic algorithm has had the least effect on the optimization of this equation. The optimized (Neill 1964), (Melville 1975), (Laursen & Toch 1956), (Blench II 1962) and (Hancu 1971) equations with respectively, 75, 72, 71, 71 and 71 percent showed the highest reduction in RMSE error criteria. The optimized (Blench II 1962) equation with RMSE, MAE, E and R2 criteria equal to 0.57m, -0.085m, 62 percent and 0.65 respectively, presented the highest correlation coefficient and lowest error. In the end, more equations were proposed to predict the bridge piers scour depth
    Keywords: Scour, optimization, Bridge pier, Genetic algorithm
  • حمیدرضا کامیاب، عبدالرسول سلمان ماهینی، محمد شهرآیینی
    آمایش سرزمین اصطلاح گسترده ای است که به فرایندهای مختلف مدیریت سرزمین مربوط می شود. یکی از پیچیده ترین فرایندها اختصاص انواع مختلف کاربری زمین به واحدهای مکانی و ایجاد نقشه پهنه بندی شده کاربری های رقیب است. تعیین واحد کاری مناسب برای پهنه بندی کاربری ها یکی از چارچوب های دسته بندی روش های مختلف تخصیص کاربری است که بیشتر به دو دسته واحد سلولی (مانند روش MOLA) و پهنه ای (مانند روش روی هم گذاری نقشه و تجزیه و تحلیل سیستمی) تقسیم می شوند. الگوریتم های بهینه سازی نیز از روش های تخصیص کاربری هستند که علاوه بر امکان استفاده همزمان از چند هدف در فرایند تخصیص کاربری، می توانند هر دو رویکرد سلولی و پهنه ای را در خود جای دهند. در این مطالعه، از الگوریتم ژنتیک برای تخصیص کاربری اراضی در شهرستان گرگان استفاده شد که همزمان به تناسب و ویژگی های سیمای سرزمین توجه دارد. افزون برآن، در یک رویکرد از طبقه بندی شی گرای هدفمند (بر اساس ویژگی های محیط زیستی) برای ایجاد اکوسیستم های خرد و تخصیص کاربری برای هر واحد محیط زیستی بهره گرفته شد. نتایج نشان داد که در مقایسه با روش MOLA که تنها به تناسب سلولی زمین توجه دارد، تخصیص کاربری با الگوریتم ژنتیک اکوسیستمی منجر به بهبود قابل ملاحظه ای در شاخص های سیمای سرزمینی شده است. این نکته را می توان در بهبود چهار شاخص سیمای سرزمین شامل: تعداد لکه، میانگین توپری، اندازه موثر شبکه و شاخص پیوستگی مشاهده نمود. به عبارت دیگر، کاربری ها در الگوریتم ژنتیک شی گرا به پهنه هایی اختصاص یافته اند که دارای همگنی و هم شکلی در منابع پایدار اکولوژیک هستند. بنابراین، تنوع ویژگی ها در هر یگان محیط زیستی به حداقل ممکن می رسد.
    کلید واژگان: تخصیص کاربری، رویکرد اکوسیستمی، الگوریتم ژنتیک، طبقه بندی شی گرا، معیار سیمای سرزمین
    Hamidreza Kamyab, Abdolrassoul Salman Mahiny, Mohammad Shahraini
    Land use planning is a broad term that can be applied to different processes related to management of land use. One of the most complex tasks in this process is allocating land use categories to spatial units, resulting in a land use zoning map. Specifying the appropriate land unit for land allocation is one of the typical issues that are mainly divided into two categories including cell (such as MOLA approach) and polygon units (such as map overlay and systemic analysis). Optimization algorithms are the part of land allocation methods that have both Multi-Objective approach and cell or polygon structures. In this study, the Genetic Algorithm (GA) is used for land allocation based on suitability and landscape metrics in Gorgan Township. Moreover, in an innovative approach, object-oriented classification (based on environmental parameters) was used to create ecosystem units and land allocation was applied to these units. The results showed that land allocation through ecosystem-based Genetic Algorithm leads to a significant improvement of landscape metrics in comparison with MOLA. The genetic algorithm approach improved four landscape metrics including number of patches, contiguity, and effective mesh size and cohesion index. In this process, land use was allocated to homogeneous units in terms of ecological resources. Thus, diversity was minimum in the environmental units considered for the land allocation processes.
    Keywords: Land allocation, Ecosystem- based approach, Genetic algorithm, Object-oriented classification, Landscape metric
  • محمد جواد ذوقی*، محمد غمگسار، مسلم گنجی، سعید فلاحی
    زمینه و هدف
    در این مطالعه از شبکه عصبی GMDH بر اساس الگوریتم ژنتیک جهت پیش بینی درصد متان موجود در گاز دفن گاه زباله در مقیاس آزمایشگاهی، استفاده شده است. جهت تخمین درصد متان موجود در گاز مرکز دفن به وسیله شبکه عصبی GMDH، از مشخصات فاضلاب به عنوان داده های ورودی و از درصد متان موجود در بیوگاز به عنوان داده خروجی استفاده شده است. پارامترهای ورودی جهت پیش بینی میزان متان موجود در بیوگاز شامل دما، رطوبت، pH، COD و آمونیوم می باشد.
    روش بررسی
    راکتورهای شبیه ساز مرکز دفن زباله که در این مطالعه از آن ها استفاده شده، در دو سیستم متفاوت عمل می کنند. سیستم یک(C1)، فقط شامل راکتور حاوی زباله تازه است، در این سیستم فاضلاب پس از تولید بر روی زباله تازه بازگردانده می شود. سیستم دو(C2)، شامل راکتور حاوی زباله تازه و راکتوری حاوی زباله خوب تجزیه شده است. در این سیستم، فاضلاب پس از خروج از زباله تازه، برروی راکتور حاوی زباله خوب تجزیه شده تخلیه و سپس بر روی زباله تازه بازگردانده می شود. در دو سیستم، پارامترهای کیفی فاضلاب و درصد متان موجود در بیوگاز راکتورها به مدت 132 روز پایش شده است.
    یافته ها
    نتایج مطالعه نشان می دهد، شبکه عصبی GMDH در پیش بینی درصد متان موجود در بیوگاز دارای عملکرد بالایی می باشد به طوری که ضریب همبستگی در داده های آموزش و تست به ترتیب برابر 98/0 و 99/0 برآورد می گردد.
    بحث و نتیجه گیری
    با توجه به کارائی بالای شبکه عصبی GMDH در پیش بینی درصد متان موجود در بیوگاز، می توان از این مدل جهت طراحی بهینه سیستم های جمع آوری و تصیه گاز مراکز دفن زباله، و همچنین برای حصول اطمینان از نتایج پایش و کاهش هزینه پایش استفاده کرد.
    کلید واژگان: شبکه عصبی GMDH، الگوریتم ژنتیک، فاضلاب مراکز دفن زباله، گاز مراکز دفن زباله، درصد متان
    Mohammad Javad Zoqi *, Mohammad Ghamgosar, Mohammad Ghamgosar, Saeed Fallahi
    Background And Objective
    In this study, The Group Method of Data Handling (GMDH) type neural networks whit genetic algorithm was applied to estimate the methane fraction in landfill gas originating from Lab-scale landfill bioreactors. In this study, to predict the methane fraction in landfill gas as a final product of anaerobic digestion, we used input parameters such as pH, Chemical Oxygen Demand, NH4+N and waste temperature.
    Method
    To this Purpose, two different systems were applied for neural network’s data obtained. In system I (C1), the leachate generated from a fresh-waste reactor was drained to recirculation tank, and recycled every two days. In System II (C2), the leachate generated from a fresh waste landfill reactor was fed through a well-decomposed refuse landfill reactor, and at the same time, the leachate generated from a well-decomposed refuse landfill reactor recycled to a fresh waste landfill reactor. leachate and landfill gas components were monitored for 132 days.
    Findings: The study results indicate that GMDH is able to predict the methane fraction in landfill gas. The correlation between the observed and predicted values for the training data is 0.98 and for the testing data, it is 0.99.
    Discussion and
    Conclusion
    The proposed method can significantly predict the methane fraction in landfill gas originating and, consequently, GMDH can be use to optimize the dimensions of a plant using biogas for energy (i.e. heat and/or electricity) recovery and monitoring system.
    Keywords: GMDH Neural network, genetic algorithm, Leachate, Landfill gas, Methane fraction
  • K.H. Bhujangrao (India)
    Today’s India is in need of generating power at higher rate to maintain adequate supply of electricity to users for development and growth of Nation. Non renewable energy sources like coal and petroleum products are the major sources utilized for power production. Use of conventional energy sources causing climate global warming. To reduce the gap between demand and supply of energy and maintain sustainable development, renewable energy sources need to be considered as an alternative source of energy. The solar energy has been identified as one of the promising energy source which can be used directly or indirectly for generation of electricity, hot water and power. A prototype of cylindrical parabolic collector (CPC) is designed and developed to utilize solar energy for hot water generation. Prototype of CPC is tested from 10AM to 4PM in the month of May and thermal performance is evaluated based on solar standards availabl through literature. Hot water at 600C is produced throughout a day by varying mass flow rate of water. The instantaneous efficiency is calculated after every half an hour and found to be 69% and overall efficiency of system is 71%. This prototype CPC system can deliver hot water at required temperature to meet industrial, domestic demands and saves electricity.
    Keywords: Electric power grid, Genetic algorithm, Hybrid energy system, Reliability, Wind power
  • M. S. Okundamiya*, J. O. Emagbetere, E. A. Ogujor
    This paper examines the viability of a grid-connected hybrid energy system (HES) for domestic electricity generation in the developing world. It aims to determine the techno-economic benefits of operating a wind energy conversion system. The HES consists of the grid power supply, wind energy conversion, power electronics, and storage units. The grid supply unit incorporates a probabilitybased prediction technique. The wind energy system modelling is based on the piecewise third order polynomial, using wind turbine power profile supplied by the manufacturer. The formulated optimization problem was solved using a hybrid Genetic Algorithm and Pattern Search (h GAPS) technique. The h-GAPS based approach constrains the generation and distribution of power to ensure efficient operation. Analysis performed for a typical residential area used meteorological data for six sites, which spread across Nigeria. Results showed that the proposed power system could bring benefits of cost saving and improve power reliability, but the range of financial benefits depends on the geographical coordinates. In particular, 10kW/5.40kWh capacity wind/battery system installed in Sokoto can deal with 95.4% of the total electricity demand, save more than 77% of electricity payments and increase the reliability by approximately 140%.
    Keywords: Electric power grid, Genetic algorithm, Hybrid energy system, Reliability, Wind power
  • M. Abbaspour, A.R. Saraei
    Performance optimization of a single-effect lithium bromide water absorption refrigerationsystem is the subject of this paper. First, the thermodynamic model of the system wasderived based on the first and second law analysis of an absorption refrigeration cycle with LiBr-water as the working fluid pair. Then, the effects of different design parameters such as the generator inlet hot water temperature, evaporator inlet chilling water temperature and absorber and condenser inlet cooling water temperatures on the performance of the systemwere investigated. In order that, by defining the coefficient of performance (COP), exergy efficiency (Second-law efficiency) and total cost function of the system as the objective functions, the genetic algorithm optimization technique was implemented to evaluate these performance indexes. Finally, the optimal values of design parameters and objective functions were found and compared to the initial values. Results show significant improvement in system COP (about 75 %), exergy efficiency (47 %) and total cost (12 %).
    Keywords: Absorption, Refrigeration, Thermoeconomic analysis, Exergy analysis, Genetic algorithm, Optimization
  • Fateme Ahmadi Boyaghchi*, Reihaneh Taheri
    This paper proposes and investigates an improved ejector-absorption refrigeration system for providing the cooling load of an office building. Performance hourly modeling of the system is performed based on modeling the hourly required cooling load and hourly solar insolation rate on July 21 with maximum solar insolation. The results indicate that during the given day thermodynamic coefficient of performance (COPth) and exergetic coefficient of performance (COPexe) increase 150 and 300%, respectively. While, the product cost per exergy unit of the whole system (cPtot) decreases 90%. The results of thermodynamic and thermoeconomic analysis determine effective design parameters on COPth, COPexe and cPtot. Also, single and multiple objectives optimizations are applied to maximize COPs and minimize cPtot. According to the results, the single objective optimization for maximizing COPs increases COPs by about 1.1% and decreases cPtot by about 7.4%. Moreover, single objective optimization for minimizing cPtot results in 2.2 and 11.5% decrease in COPs and cPtot, respectively. Finally, multiple objectives optimization for maximizing COPs and minimizing cPtot simultaneously causes about 1.9% decline in COPs while cPtot decreases 10.9%.
    Keywords: Absorption, Ammonia, water, Ejector, Exergoeconomic analysis, Hourly modeling, Genetic algorithm
نکته
  • نتایج بر اساس تاریخ انتشار مرتب شده‌اند.
  • کلیدواژه مورد نظر شما تنها در فیلد کلیدواژگان مقالات جستجو شده‌است. به منظور حذف نتایج غیر مرتبط، جستجو تنها در مقالات مجلاتی انجام شده که با مجله ماخذ هم موضوع هستند.
  • در صورتی که می‌خواهید جستجو را در همه موضوعات و با شرایط دیگر تکرار کنید به صفحه جستجوی پیشرفته مجلات مراجعه کنید.
درخواست پشتیبانی - گزارش اشکال