simulation
در نشریات گروه مهندسی آب-
Journal of Applied Research in Water and Wastewater, Volume:12 Issue: 1, Winter-Spring 2025, PP 105 -113
This paper presents the results of a study that simulates the sediment routing of the Ahar Chai river using the hydrologic model which calculates the accuracy of using the soil and water assessment tool (SWAT) to simulate the runoff and sediment in watershed areas that could help to predict the amount of sediment in the future. Therefore, in this paper, sediment production in the upper Ahar Chai watershed, located in East Azarbaijan province - Ahar city, was simulated by using the hydrological model of SWAT, which is an addition to the Arc-GIS environment. The model's effectiveness in this area's hydrological simulation was assessed. sequential uncertainty fitting-2 (sufi-2), a SWAT-CUP sub-module computer program was applied to optimize the parameters of SWAT using monthly observed runoff and sediment data at the Ahar Chai watershed for calibration, validation, and uncertainty analysis. In the climatological studies, data from the Ahar synoptic station were used from 1994 to 2015. The Ahar Chai basin model was used from 1994 to 2015 for precipitation data. The monthly average discharge and sediment data were also used from the Orang hydrometric and sedimentation station in the period 2000-2015. The observed statistical data of flow and sediment measured for 22 years were selected for model simulation. The determination coefficient (R2) and the Nash-Sutcliffe coefficient (NS) in the calibration stage for sedimentation were 0.81 and 0.66 respectively, and also in the validation stage, were 0.74 and 0.71. The results highlight the model’s potential for simulating sediment yield and streamflow under varying climatic and land use conditions, with performance metrics comparable to those found in similar global studies. However, this study also provides unique insights into the regional-specific challenges of applying SWAT in regions with high variability in precipitation, land use, and topography. Notably, the influence of vegetation covers on sediment yield, as well as the importance of high-quality, region-specific data for model calibration, are key findings. This research contributes to the broader body of knowledge by offering an in-depth analysis of SWAT’s performance in the Ahar Chai basin, while also addressing the gaps in current modeling efforts related to sediment transport in mountainous, semi-arid environments. The findings pave the way for future advancements in hydrological modeling and watershed management in similar regions, particularly through the integration of more detailed data and enhanced uncertainty analysis methods.
Keywords: Sediment, Simulation, Calibration, SWAT, Watershed Area -
در سال های اخیر تغییرات اقلیمی و گسترش فعالیت های کشاورزی و صنعتی و تخلیه پساب و زه آب خروجی از این واحدها کیفیت آب تالاب میانکاله را تحت تاثیر قرار داده است. لذا ارزیابی وضعیت کیفی تالاب امری ضروری به شمار می رود. در همین راستا هدف پژوهش حاضر ارزیابی مقدار آلودگی نیترات و فسفات تالاب میانکاله با استفاده از مدل WASP می باشد. اطلاعات ورودی به مدل، شامل داده های اندازهگیری شده توسط اداره کل حفاظت محیطزیست استان مازندران در 6 ایستگاه دهنه چپقلی، میان قلعه، بندر گز، قره سو، اسماعیل سای و گلوگاه می باشند، که طی 6 فصل و 8 دوره نمونهبرداری از آب تالاب جمع آوری شده اند. 4 دوره نمونه برداری برای واسنجی و 4 دوره برای صحت سنجی مدل در نظر گرفته شد. عملکرد مدل براساس سه شاخصR2، RMSE و CP مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج ارزیابی مدل نشان دهنده عملکرد مطلوب مدل در شبیه سازی پارامترهای فسفات و نیترات می باشد. با توجه به نتایج به دست آمده، غلظت نیترات موجود در تالاب در محدوده مجاز قرار گرفته، اما در ایستگاه های دهنه چپقلی، میان قلعه، بندرگز، قرهسو و اسماعیل سای روند صعودی داشته است. در حالی که غلظت فسفات در همه ایستگاه ها بیش تر از حد مجاز می باشد. به طور کلی نتایج نشان دهنده زوال کیفیت آب تالاب می باشند. بنابراین مدیریت صحیح تخلیه پساب مراکز مختلف، پایش کمی و کیفی آب تالاب، استفاده از روش های مدلسازی به منظور ارایه و ارزیابی راهکارهای مدیریتی و همچنین استفاده از کودهای ارگانیک به عنوان جایگزین کودهای شیمیایی در اراضی کشاورزی و مزارع آبزی پروری می تواند موجب کنترل و عدم تشدید میزان آلودگی فسفات و نیترات در تالاب میانکاله شود.کلید واژگان: آلاینده، پساب، شبیه سازی، کیفیت آب، مدل&lrm، سازیTherefore, it is necessary to evaluate the quality of the wetland. In this regard, the aim of the present study is to evaluate the amount of nitrate and phosphate pollution of Miankaleh wetland using the WASP model. The input information to the model includes the data measured by the General Department of Environmental Protection of Mazandaran province in 6 stations of Dahaneh-ye-chopoghli, Mian ghaleh, Bandar-e-Gaz, Gharesu, Ismaeilsay and Galougah during 6 seasons and 8 sampling periods of lagoon water. have been collected. 4 sampling periods were considered for calibration and 4 periods for model validation. The performance of the model was evaluated based on three indicators, R2, RMSE and CP. The evaluation results of the model show the optimal performance of the model in the simulation of phosphate and nitrate parameters. According to the obtained results, the concentration of nitrates in the wetland is within the permissible limits, but it has been increasing in Dahaneh-ye-chopoghli, Mian ghaleh, Bandar-e-Gaz, Gharesu and Ismaeilsay stations. While the concentration of phosphate in all stations is more than the permissible limit. In general, the results show the deterioration of lagoon water quality. Therefore, correct management of wastewater discharge from different centers, quantitative and qualitative monitoring of wetland water, use of modeling methods in order to provide and evaluate management solutions, as well as the use of organic fertilizers as an alternative to chemical fertilizers in agricultural lands and aquaculture farms can control and not intensify the amount Phosphate and nitrate pollution in Miankala wetland.Keywords: Effluent, Modeling, Pollutant, Simulation, Water Quality
-
با توجه به کمبود آب شیرین، تولید آب قابل شرب یکی از مباحث مهم برای بشر است. روش یون زدایی خازنی به دلیل سادگی، قیمت ارزان و مصرف کم انرژی، یکی از روش هایی است که اخیرا مورد توجه پژوهشگران قرار گرفته است. چالش اصلی این روش، مصرف زیاد انرژی در آب با غلظت های زیاد است. ازاین رو، در این پژوهش، شناسایی و تعیین شدت اثر مولفه های دخیل در نمک زدایی به این روش، برای حرکت به سمت بهبود عملکرد و ارتقای هر چه بیشتر این روش، انجام شد. این مولفه ها شامل ولتاژ ورودی، زمان، مساحت و ظرفیت خازنی الکترود، ضریب انتقال کل، حجم و غلظت آب تغذیه و حجم ریزمنافذ هستند که تاثیر آنها بر مصرف انرژی و تعداد چرخه های لازم برای تولید آب قابل شرب، بررسی شد. نتایج نشان داد که مولفه های ظرفیت خازنی و حجم ریزمنافذ بدون ایجاد تغییر چشمگیر در مصرف انرژی، موجب کاهش چرخه های لازم (کاهش زمان شیرین سازی) برای تولید آب قابل شرب شدند. مولفه های ولتاژ ورودی، حجم و غلظت آب تغذیه، به طور مستقیم بر مصرف انرژی و تعداد چرخه های موردنیاز برای نمک زدایی موثرند. نتایج نشان داد برای آبهای ورودی با غلظت 5 تا 25 میلی مولار حداقل مقدار موردنیاز برای پارامترهای زمان، سطح مقطع الکترود و ضریب انتقال کل، به ترتیب، 400 ثانیه، 50 سانتی متر مربع و 9/0 میکرومتر در ثانیه هستند. برای بهبود فرایند نمک زدایی در سلول یون زدایی خازنی، پیشنهاد می شود به ارتقای خواص فیزیکی (افزایش ریزمنافذ) و الکتریکی (افزایش ظرفیت خازنی) الکترودها، به عنوان مولفه های موثر، پرداخته شود.کلید واژگان: نمک زدایی، یون زدایی خازنی، مطالعه پارامتری، شبیه سازیDue to the lack of fresh water, production of potable water is one of the important issues for mankind. Capacitive deionization is one of the methods that has recently attracted the attention of researchers due to its simplicity, low price and low energy consumption. The main challenge of this method is high energy consumption at high water concentrations. Therefore, this paper aims to investigate the effect of different effective parameters to improve the system performance. These parameters include feeding voltage, process time, electrode surface area and its capacitance value, overall transfer coefficient, volumetric flow rate and concentration of the feed water, and micropores’ volume, whose effects on energy consumption and number of cycles required to produce potable water are investigated. Results showed that the electrode capacitance and micropores’ volume decreased the necessary process cycles (reducing desalination process time) to produce potable water without significant changes in the energy consumption. The feeding voltage, volumetric flow rate and concentration of the feed water significantly affected the process time and energy consumption. For feed water concentration between 5 and 25 mM, results showed that the minimum values for the desalination process time, electrode surface area, and overall transfer coefficient, are 400 s, 50 cm2 and 0.9 µm/s, respectively. To improve the performance of desalination process in the capacitive deionization cell, development on the physical properties (increasing micropores) and the electrical properties (increasing capacitance value) of the electrodes, as the most important parameters, is suggested.Keywords: Desalination, Capacitive Deionization, Parametric study, Simulation
-
In this work, the process of biogas production from palm oil factory effluent was simulated and then the produced biosynthetic gas was sweetened. For this purpose, the biogas production process from wastewater treatment was simulated using SuperPro Designer v9.0 software. Then, the resulting biogas entered the chemical absorption and reforming sections for sweetening and conversion to syngas, respectively, and these steps were simulated with Aspen HYSYS v11.0 software. The simulation results of the first stage showed that the effluent feed of this factory with a flow rate of 42000 kg/h and COD of 62000 mg/L leads to the production of 1786 kg/h biogas containing various compounds such as methane, carbon dioxide, hydrogen sulfide and water with the molar fraction of 0.446, 0.245, 0.178 and 0.040, respectively. In the chemical absorption section, MEA solvent 10 %wt. and solvent-to-gas molar ratio of 13.51 were used, which led to the efficient removal of CO2 and H2S up to 1 ppm and 99.99%, respectively. The examination of temperature changes in the absorption tower also showed that the temperature increases along the absorption tower. In the methane steam-reforming unit, two different strategies were used: 1) plug flow reactor (with fluid package of Peng-Robinson-Stryjek–Vera) and 2) conversion and equilibrium reactors (with fluid package of Peng-Robinson). The results showed that the purity of hydrogen in the biogas produced in the second strategy (conversion and equilibrium reactors) was higher than the first one (plug flow reactor), and on the other hand, the purity of CO2 was zero in the second strategy.Keywords: Simulation, Biogas production, Steam Reforming, SuperPro Designer Software, Aspen HYSYS Software
-
توجه به حفظ منابع آبی به منظور جلوگیری از مواجه شدن با بحران آب، یکی از مهم ترین وظایف عموم افراد جامعه از مسئولان است. در این خصوص مهمترین اقدامی که می تواند در عبور از بحران های آبی موثر باشد، مدیریت تقاضای آب است که روش های متفاوتی برای آن وجود دارد. یکی از این روش ها مدیریت فشار در راستای مدیریت تقاضا است که می تواند در شرایط عادی بهره برداری و همچنین شرایط وجود بحران کم آبی استفاده شود. از سوی دیگر در شرایط بحرانی که آب در دسترس، تقاضای کل را برآورده نمی کند، سیاست هایی مانند جیره بندی و تامین آب به روش نوبتی اتخاذ می شود که با مشکلات فراوانی همراه است. بنابراین نیاز به روشی جایگزین که معایب جیره بندی را حداقل کند و نیز اهداف مدیریت تقاضا را برآورده کند و در عین حال قابل اجرا، زودبازده و اقتصادی باشد احساس می شود. در این پژوهش، به کمک یک مدل ترکیبی شبیه سازی و بهینه سازی که با تلفیق نرم افزارهای EPANET2.2 وMATLAB ایجاد شد، تاثیرات اتخاذ رویکرد مدیریت تقاضای آب با استفاده از تنظیم فشار در حالت عادی و کمبود آب، بر هیدرولیک شبکه توزیع بررسی شد. بهینه سازی در این پژوهش در دو حالت انجام شد که در هر حالت تابع هدف متفاوتی تعریف شد. برای بهینه سازی نیز از الگوریتم ژنتیک استفاده شد. مدل توسعه یافته بر روی شبکه توزیع آب شهر جدید بهارستان واقع در استان اصفهان تحلیل شد و نتایج به دست آمده نشان داد، مدل توانسته با استفاده از یافتن مکان و فشار تنظیمی بهینه برای شیرهای فشارشکن، در شرایط عادی، فشار متوسط شبکه را تا 8 متر کاهش دهد و در شرایط وجود کمبود، آب در دسترس را به صورت عادلانه میان گره های تقاضا توزیع کند. به طوری که پس از تحمیل کمبود 8 درصدی به شبکه، بدون اعمال برنامه مدیریت فشار، 8 گره مصرف کمبودی بین 15 تا 30 درصد و 19 گره کمبود زیر 5 درصد را تجربه کردند. در حالی که پس از بهینه سازی فشار توسط مدل تنها 3 گره تقاضا کمبودی بین 15 تا 25 درصد و 6 گره کمبود زیر 5 درصد را تجربه کردند.
کلید واژگان: مدیریت تقاضا، مدیریت فشار، شبکه توزیع آب، شبیه سازی، الگوریتم ژنتیکPaying attention to the conservation of water resources in order to prevent water crises is one of the most important duties of people in the community, including officials. In this regard, the most effective action is water demand management, for which there are different methods. One of these methods is pressure management in order to demand management, which can be used in normal operating conditions as well as in the event of water scarcity. On the other hand, in critical situations where the available water does not meet the total demand, policies such as intermittent water supply are adopted, which are associated with many problems. Therefore, an alternative method is needed to minimize the disadvantages of intermittent water supply,to meet the objectives of demand management and, at the same time is feasible, efficient, and economical. In this research, a combined simulation and optimization model is created by using EPANET2.2 and MATLAB software. With this model, the effects of adopting a water demand management approach using pressure management on the hydraulics of water distribution networks will be investigated. In this research, optimization is done in two approaches. In each case, a different objective function is defined and a genetic algorithm is used for optimization. The developed model has been analyzed on the WDN of Baharestan city located in Isfahan province. The results show that the model is able to reduce the average network pressure by 8 meters by finding the optimal location and adjusting pressure for pressure-reducing valves under normal conditions. Also, during water scarcity, it is able to distribute the available water among the demand nodes considering equity and justice principles. After imposing an 8% deficit on the network, without applying for a pressure management program, 8 demand nodes experienced a shortage between 15 and 30% and 19 experienced a deficit below 5%. However, after optimizing the pressure, only 3 demand nodes experienced a shortage between 15 and 25% and 6 nodes experienced a shortage of less than 5%.
Keywords: Demand Management, Pressure Management, Water Distribution Network, Simulation, Genetic Algorithm -
نظر به اینکه مدیریت بهینه مخازن و سرریزها در زمان وقوع سیلاب به عنوان یک روش غیرسازه ای برای حفظ منابع آب، از اهمیت ویژه ای برخوردار می باشد، به همین منظور در این تحقیق ابتدا یک فرمان بهره برداری چند مرحله ای برای بهره برداری از دریچه های سرریز در سدها تحت دو رویکرد مختلف شبیه سازی شده اند. از ویژگی های مثبت مدل ها عدم نیاز به پیش بینی کامل هیدروگراف سیل است. این ویژگی دامنه کاربری مدل های پیشنهادی را بسیار وسیع و عملیاتی می کند. سپس بهینه سازی ترازهای بحرانی و میزان بازشدگی دریچه ها تحت هر دو رویکرد با استفاده از الگوریتم ژنتیک انجام شده است. جهت صحت عملکرد مدل های بهینه پیشنهادی و مقایسه آنها با یکدیگر، مطالعه موردی سد مخزنی کرخه در دنیای واقعی به کار گرفته شد. نتایج حاصله نشان داد نه تنها هر دو مدل جواب های بهتری نسبت به مدل های بهره برداری پیشین ارایه می دهند؛ بلکه در رویکرد دوم، پیک سیلاب خروجی دارای درجه فروکش بیشتری نسبت به رویکرد اول می باشد و علاوه بر این، امکان ذخیره بیشتری از حجم سیلاب ورودی به مخزن و کاهش بیشتر خسارات سیلاب در پایین دست سد توسط هر دو رویکرد فراهم می شود.
کلید واژگان: مدیریت بهینه مخازن، سیلاب، شبیه سازی، بهینه سازی، الگوریتم ژنتیکThe paper demonstrates a simulation-optimization framework for enhancing the real-time flood control with gated spillways at places where no flood forecasting data is available. A multi-objective modeling scheme is presented for flood management in a gated spillway in which the operator may specify the priorities on floods based on their different return periods. Two different operation strategies are devised. Both of the operating strategies employ ten-stage policies, which mainly rely on the reservoir water level as the input data. The second strategy benefits from both observed reservoir water level and flood peak. The optimal values of the models parameters are obtained using genetic algorithm. This is a novel approach because none of its policies needs flood forecasting data, thus, making them adaptable to any flood with any return period. To evaluate the performances of the proposed models, the flood control through gated spillway of Karkheh reservoir is considered where flood hydrographs with different return periods are routed through the reservoir.
Keywords: Flood hydrograph, Simulation, Optimization, Genetic Algorithm -
برآورد رواناب ناشی از بارندگی، گام مهمی در مدیریت منابع آب به ویژه در آبخیزهای فاقد ایستگاه هیدرومتری است. از این رو پژوهش در ارتباط با مدل هایی که بتواند در این حوضه ها با کمترین خطا، جریان رودخانه را شبیه سازی کند امری ضروری و اجتناب ناپذیر است. امروزه به دلیل مسایل و مشکلات موجود در زمینه منابع آبی، برآورد حجم رواناب حاصل از بارندگی، از نظر تامین آب و مدیریت منابع آب روز به روز اهمیت بیشتری پیدا می کند. در این مطالعه از مدل مفهومی HBV و مدل هوش مصنوعی جنگل تصادفی (RF) به منظور شبیه سازی فرآیند رواناب حوزه آبخیز چم انجیر در استان لرستان برای دوره آماری 2006 تا 2015 استفاده شده است. بدین منظور، ابتدا آمار و اطلاعات مورد نیاز مدل ها از جمله دما، بارش، دبی و تبخیر و تعرق جمع آوری گردید. سپس شبیه سازی در بازه زمانی مورد نظر انجام گردید و برای ارزیابی عملکرد مدل ها، از معیارهای نش - ساتکلیف و ضریب تعیین استفاده شد. نتایج معیارهای ارزیابی برای مدل HBV به ترتیب ضریب نش 67/0 و ضریب تعیین 68/0 و برای RF به ترتیب ضریب نش82/0 و ضریب تعیین 86/0 به دست آمد که بیانگر عملکرد بهتر مدل RF در شبیه سازی جریان روزانه در منطقه مورد مطالعه است و این مدل می تواند در آینده به عنوان یک گزینه جدید برای شبیه سازی جریان روزانه حوضه چم انجیر مورد استفاده قرار گیرد.
کلید واژگان: شبیه سازی، داده کاوی، RF، HBVEstimation of rainfall runoff is an important step in water resources management, especially in watersheds without hydrometric stations. Therefore, research on models that can simulate river flow in these basins with the least error is necessary and inevitable.Nowadays, due to the issues and problems in the field of water resources, the estimation of the volume of runoff from rainfall is becoming more important day by day in terms of water supply and water resources management. In this study, HBV conceptual model and random forest artificial intelligence (RF) model have been used to simulate the runoff process of Chamanjir watershed in Lorestan province for the statistical period 2006-2015. For this purpose, first the statistics and information needed by the models, including temperature, precipitation, discharge, and evaporation and transpiration were collected. Then the simulation was carried out in the desired period of time and To evaluate the performance of the models, Nash-Sutcliffe criteria and coefficient of determination were used. The results of evaluation criteria for HBV model were Nash coefficient of 0.67 and determination coefficient of 0.68, respectively, and for RF Nash coefficient of 0.82 and determination coefficient of 0.86, respectively, which indicates better performance of RF model in simulating daily flow in the study area. It will be used in the future as a new option to simulate the daily flow of the Chamanjir basin.
Keywords: Simulation, Data mining, RF, HBV -
به منظور بررسی منابع آبی دشت هنگام اقدام به شبیه سازی این آبخوان با مدل تفاضل محدود MODFLOW و مدل انتقال ذرات MT3DMS گردید. جریان آب زیرزمینی، با استفاده از داده های 10 حلقه چاه مشاهده ای در دو حالت ماندگار و غیرماندگار شبیه سازی و برای واسنجی مدل، از تلفیق روش خودکار با تحلیل حساسیت استفاده شد. میانگین ضریب هدایت هیدرولیکی افقی و آبدهی ویژه واسنجی شده، به ترتیب، 3/17 متر در روز و 7/11 درصد به دست آمد. پس از آن در حالت غیرماندگار، مدل کمی برای 5 سال (مهر1393 تا شهریور1398) و مدل کیفی برای 3 سال (مهر1388 تا شهریور1391) صحت سنجی شد. در اولین روز مدل سازی، مقدار غلظت اولیه TDS در آبخوان بعنوان داده اولیه در نظر گرفته شد و در مابقی دوره ها اقدام به واسنجی شد. نتایج بیانگر روند غیر خطی افتادگی سطح آب زیرزمینی با امتداد شرایط سال پایانی وضع موجود، به صورت خوش بینانه بود. همچنین، عوامل تغذیه از سطح 9/10 میلیون مترمکعب و تخلیه از منابع زیرزمینی 9/39 میلیون مترمکعب در سال برآورد گردید. در نهایت، پیش بینی به مدت 120 ماه انجام گرفت که نتیجه افت 8/17 متر تراز آب در پایان دوره پیش بینی بود. مدل کیفی نیز با خطای ppm120 نسبت به داده های مشاهده ای برای TDS واسنجی گردید. نتایج نشان داد که TDS از مرزهای ورود آب و خود دشت (مرکز دشت تا جنوب آبخوان) در حال افزایش و گسترش می باشد. علت این امر احتمالا به ساختار و نوع سازند سفره و چاه های جذبی و همچنین به کاربری اراضی متراکم کشاورزی باز می گردد.
کلید واژگان: آب زیرزمینی، دشت هنگام، شبیه سازی، GIS، MODFLOW، MT3DMSIntroductionThe primary source of water supply in Dasht-e Hengam is groundwater; therefore, it is necessary to study the qualitative and quantitative status of groundwater resources in this area due to its high agricultural use. Groundwater researchers have used mathematical models, MODFLOW and MT3DMS, to simulate groundwater and evaluate their efficiency (Sadeghi Goghari, 2013; Paliz, 2014; Yousefi et al., 2014; Abbasi, 2014).Simulation of groundwater resources shows that droughts and wetlands have little effect on groundwater in Sarvestan plain (Torshizi et al., 2015), and the main reason for declining aquifers Is the uncontrolled extraction of wells from the groundwater aquifer (Torshizi et al., 2015; Jabbari et al., 2015; Runama and Jafari, 2017). In addition, the level of pollution has increased in some plains (Deymehkar, 2016; Fasihi and Zare Abyaneh, 2018; Shahnavaz, 2019). For improving the quality of aquifers, aquifer feeding (Ghafari et al., 2020), a suitable hydraulic system (Ghafari et al., 2020), and (or) reactive-nano-iron barriers have been used (Divya et al., 2020).In this research, with the help of two powerful specialized tools of water resources, MODFLOW and MT3DMS particle transfer model, the plain aquifer during the simulation and the quantitative and qualitative status of groundwater is investigated.
MethodologyDasht-e Hengam, with approximately 525 square kilometers, is located in 76 kilometers of Qirokarzin city and 220 kilometers south of Shiraz city. Geological conditions, alluvial sediment status, location of available groundwater resources, and observation wells are plain alluvial aquifers (Regional Water Company of Fars, 2012). Fig. 1 shows the geographical location of Hengam Plain (Regional Water Company of Fars, 2012), and Table 1 shows the monthly distribution of rainfall in the plain. Data from ten observation wells in the groundwater aquifer, Fig. 2, were used to calibrate quantitative and qualitative models of the plain. The amount of feed from the surface includes returned water from agricultural and drinking wells, from the river (runoff), drainage, annual rainfall at the aquifer level, and sewage, the information of which is listed in (Regional Water Company of Fars, 2012). Piezometers per month were first interpolated in GIS software and then transferred to the model. The model network cell size for all possible observation wells in the area with a cell size of 150 m was considered. A series of pilot points (Figure 3) were designed at the range level for more accurate and faster calibration.
Results and DiscussionBy calibrating the model over 36 months, the optimal hydraulic conductivity value with an average of 17.3 and a standard deviation of 24.9 m/day was obtained (Fig. 5). The highest hydraulic conductivity coefficient is related to the northern and northwestern parts of the plain, and the lowest coefficient occurs at the highest accumulation of exploitation wells. Also, the amount of specific storativity varies between 0.00167 and 0.636, with an average of 0.103 and a standard deviation of 0.117.The slight difference between the computational and observational data, Fig. 6 to Fig. 9, indicates desired modeling in the scope of the study. The correlation between computational and observational values (Fig. 10, typically shown for the simulation month 60) also shows this.The quantitative model, MODFLOW, shows that the aquifer volume decreases daily during the 36-month modeling period (Fig. 11 and Fig. 12); as a result, the amount of groundwater discharge from the boundary of the plain vanishes due to falling groundwater levels. Also, the volume of groundwater inflow is about 24.4 Mm3/year, the recharge into the aquifer from the surface is approximately 10.97 Mm3/year, discharge from alluvial groundwater and complex formation (often wells) is about 39.43 Mm3/year, and the volume of output due to natural drainage is almost 0.546 Mm3/year. The aquifer storage volume is 12.1, and the reservoir withdrawal volume is about 13.5 Mm3/year (Fig. 13); thus, the reservoir deficit is 1.36 Mm3/year.Fig. 14 shows the groundwater level of the Hengam aquifer in the last step of the 36 months, which, compared to the beginning of the period, indicates a drop in water after three years of groundwater abstraction. Fig. 15 shows that the water level decreased by about 4.5 m during the simulation period, equivalent to an average annual drop of about 1.5 m.MT3DMS package and chemical quality data related to 10 agricultural wells were used to prepare a qualitative model. Information about the location of sampling wells and initial concentration of qualitative parameters in the aquifer in Table 4 and the calibrated value of qualitative parameters are presented in Table 5 for the last calibration step. The distribution of TDS in Figures 19 to 21 shows that the contamination is constantly expanding during these three years, and Fig. 22 shows that as the groundwater level decreases, the TDS contamination increases during the simulation period.
ConclusionsIn this study, using MODFLOW and MT3DMS, the quantitative and qualitative status of Hengam plain was investigated. The groundwater flow model created the slightest statistical deviation on the optimization parameters according to the automated calibration and validation approach. The results showed the nonlinear trend of groundwater level sagging with the final year conditions in an optimistic manner.
Keywords: Groundwater, Hengam Plain, Simulation, GIS, MODFLOW, MT3DMS -
Journal of Applied Research in Water and Wastewater, Volume:8 Issue: 1, Winter-Spring 2021, PP 36 -40
In photocatalytic microreactors the catalyst layer is obtained by integration of nanostructure films of semiconductors. One of these nanostructures that have a good photocatalytic activity is ZnO nanowires. The photocatalytic degradation of methylene blue in a continuous flow microreactor with ZnO nanowires deposited film is simulated. A finite element model is developed using COMSOL Multiphysics version 5.3 software to simulate the microreactor performance. The kinetic law of the photocatalytic reaction is assumed to be Langmuir–Hinshelwood. The kinetic constants kLHa and K are determined 1.43×10-7 mol/m2s and 7.5 m3/mol, respectively. The percent of average absolute deviation of the model in predicting the methylene blue outlet concentration obtained about 0.12% mol/m3. The model showed a very good agreement with the published experimental data. The effect of microreactor depth, methylene blue inlet concentration and flow rate on the methylene blue degradation is also investigated. The simulation results showed that the microreactor with shorter depth and lower values of inlet concentration and flow rate has higher efficiency. Thiele modulus and Damköhler number are both estimated lower than 1. It indicates that the photocatalytic reactions occur without internal and bulk mass transfer limitations.
Keywords: Planar microreactor, ZnO nanowires, Simulation, Langmuir–Hinshelwood, COMSOL Multiphysics -
Journal of Applied Research in Water and Wastewater, Volume:7 Issue: 1, Winter Spring 2020, PP 23 -29In this study, for the first time, groundwater level (GWL) variations of the Sarab-e Qanbar well located in the city of Kermanshah, are simulated over a 13-year period by a hybrid model named WANFIS (wavelet-adaptive neuro fuzzy inference system). In order to develop the hybrid model, the wavelet transform and the adaptive neuro fuzzy inference system (ANFIS) model are utilized. Furthermore, the 9 and 4 year data are used for training and testing the artificial intelligence models, respectively. Moreover, the effective lags are detected by the autocorrelation function (ACF) and then eight different models are developed for each of the ANFIS and WANFIS models using them. After that, all mother wavelets are evaluated and Dmey mother wavelet is chosen as the most optimal. For this mother wavelet, the values of scatter index (SI), variance account for (VAF) and Root mean square error (RMSE) are obtained 0.192, 94.951 and 3.117, respectively. Next, the superior model is detected through the analysis of the results obtained by all ANFIS and WANFIS models. The superior model estimates the objective function values with reasonable accuracy. For example, the correlation coefficient (R), Scatter Index (SI) and variance account for (VAF) for this model are obtained 0.974, 0.192 and 94.951, respectively. The modeling results indicate that the wavelet transform noticeably enhances the ANFIS model accuracy. Finally, the lags of the time series data for the Sarab-e Qanbar well including (t-1), (t-2), (t-3) and (t-4) are introduced as the most effective lags.Keywords: Groundwater level variations, Hybrid artificial intelligence technique, Wavelet transform, ANFIS, Optimization, Simulation
-
این مقاله به بررسی استفاده از روش کنترل پیش بین به منظور بهبود مدیریت حجم آب ذخیره شده در مخازن خطوط انتقال آب می پردازد. کنترل پیش بین از مدل های کنترل مدرن است که به دلیل عملکرد مناسب آن نسبت به تغییرات ناگهانی مدل، در سامانه های مهندسی مورد توجه قرار گرفته است. از قابلیت های اصلی کنترل پیش بین، مدل سازی پیش بین سیستم در تابع بهینه سازی است، این ویژگی باعث می شود کنترل کننده با آگاهی از شرایط سیستم در بازه های آتی، ورودی مناسب برای رسیدن به خروجی مطلوب را تنظیم کند. در این تحقیق با استفاده از الگوریتم کنترل پیش بین و در نظر گرفتن محدودیت ظرفیت پمپاژ ایستگاه ها و مخازن، یک کنترل کننده بهینه برای خط انتقال آب زرینه رود طراحی شد. این خط به طول 180 کیلومتر، شامل 24 انشعاب بوده و بزرگ ترین خط انتقال آب خاورمیانه است. در این تحقیق، کنترل کننده برای خط انتقال به صورت تابعی دو هدفه، حفظ حجم ایمن آب ذخیره شده در مخازن و کاهش نوسان جریان در ایستگاه های پمپاژ طراحی گردید. نتایج حاصل از اعمال روش کنترل پیش بین با داده های اپراتوری و همچنین روشی دیگر به نام روش کنترلی انتگرالی درجه دوم خطی مقایسه شد. بر اساس نتایج به دست آمده، الگوریتم کنترل پیش بین به خوبی توانست ضمن عملکرد بهتر نسبت به داده های اپراتوری و روش کنترلی انتگرالی درجه دوم خطی، قیود موجود در سامانه را ارضا کرده و نوسان پمپاژ را %22 کاهش دهد. همچنین حجم آب ذخیره شده مخازن را با کمترین انحراف در مجاورت حجم مطلوب حفظ کند. از طرفی الگوریتم پیشنهادی موجب می شود، مجموع دبی پمپاژ شده %8 از طریق بهینه سازی کاهش یابد.
کلید واژگان: کنترل پیش بین، خط انتقال آب، شبیه سازی، بهینه سازی، کنترل انتگرالی خطی درجه دومThis paper studies the performance of model predictive control in improving the management of reservoirs in water transfer line. Model Predictive Control is an optimal modern control which due to its proper function against sudden disturbances has been developed for engineering control problems. One of the main capabilities of the predictive control algorithm is the prediction modeling of the system in optimization function. In this research with using a predictive control algorithm while applying the constraints regarding reservoir and pump stations capacity, an optimal controller is designed for the Zarinehrood transfer line to Tabriz. This network contains a total pipe length of 180 kms with 24 branches which is known as the largest transfer line in the Middle East. In this research the designed controller have been solved for the two objective functions, maintaining the safety water in the reservoirs and reducing the fluctuations in the pump stations. To evaluate the predictive control algorithm performance, the results of the MPC were compared with operator data and another control method called linear quadratic integral control . The obtained results show that the predictive control has been able to perform better than operator data and linear quadratic integral control. While yields high capability to satisfy all constraints while fluctuations in pumping stations have been decreased about 22% and the water in the reservoir tanks maintain the lowest error in the vicinity of the desired volume.The total amount of pumped water over the length of the transmission line has been decreased by 8%.
Keywords: Model predictive Control, Water transfer line, Simulation, optimization, Linear quadratic integral control algorithm -
محاسبه شاخص های قوی تر جهت پایش خشکسالی مستلزم در اختیار داشتن داده های گسترده هواشناسی است که ممکن است در برخی از مناطق ثبت نشده باشد. در این تحقیق از شاخص SPI که در محاسبه آن فقط به داده های بارندگی نیاز است جهت شبیه سازی شاخص های قوی تر RDI و SPEI استفاده گردید. جهت شبیه سازی از معادلات برآوردگر تعمیم یافته (GEE) استفاده شد. اعتبارسنجی مدل های برازش داده شده جهت شبیه سازی توسط معیارهای مختلف نیکویی برازش (NSE، RMSE، MAE، R2 و مقایسه با خط یک به یک) انجام شد. به طور کلی طبق نتایج مدل مربوط به شاخص SPEI نسبت به مدل شاخص RDI شبیه سازی بهتری انجام داد. اعتبارسنجی نشان دهنده تفاوت غیر معنی دار داده های شبیه سازی شده با داده های مشاهده شده در سطح 5% در این ایستگاه ها بود. ضمنا نتایج بیانگر جواب بهتر مدل های کلی برازش داده شده در این تحقیق در منطقه خشک استان می باشد.
کلید واژگان: خشکسالی، شبیه سازی، SPI، GEECalculation of stronger indices requires extensive meteorological data that may not be recorded in some areas, but in most areas rain gauges record rainfall data. In this research, the RDI and SPEI indices simulated with acceptable accuracy using the SPI index (only rainfall data is required for its calculation). Simulation was performed using generalized estimating equations (GEE) and then validation of these simulation models was performed using different goodness of fit measures (NSE, RMSE, MAE, R2 and comparison with 1:1 line (using t-test)). The calculated values of different goodness of fit measures indicated the acceptable validity of fitted GEE models. Comparison between goodness of fit parameters and validation coefficients indicated that, in general, the SPEI model has better than RDI model. Models validation showed that the difference between simulated and observed data was not significant at 5% significance level. Results indicated the better performance of simulation models in arid region of the Fars province.
Keywords: Drought, Simulation, SPI, GEE -
برقراری تعادل میان توزیع و تقاضای منابع آب با کمترین هزینه ممکن یکی از اهداف بلندمدت مدیریت راهبردی کشور است. یکی از ابزارهای توسعه پایدار منابع آب مدیریت تقاضای آب است و قیمت گذاری پویای منابع آب ابزار بسیار موثری برای مدیریت میزان مصرف به جای مدیریت عرضه است. از آنجا که شرایط محیطی متفاوت (اقتصادی، فرهنگی، اجتماعی و سیاسی) گاهی با یکدیگر در تضاد بوده و از پیچیدگی زیادی برخوردار است، مسئله قیمت گذاری آب جزو مسائل پیچیده محسوب می شود. در این مقاله، قیمت گذاری پویای منابع آب آشامیدنی با هدف مدیریت مصرف و تعادل میان عرضه و تقاضا با استفاده از پویایی سیستم شبیه سازی و درستی مدل در بررسی موردی (روستای اکرم آباد شهرستان یزد) با استفاده از آزمون های صحت سنجی ارزیابی شد. طی سناریوهای مختلف در ده سال (1400 تا 1409)، وضعیت آینده منابع آبی و همچنین تعادل میان عرضه و تقاضا بررسی گردید. سناریو برتر استفاده از قیمت گذاری پویا به همراه فرهنگ سازی و اصلاح زیرساخت ها است.کلید واژگان: پایداری منابع آب، پویایی سیستم، تعادل عرضه و تقاضا، شبیه سازی، قیمت گذاری پویاOne of the long-term goals of strategic management at the country is to balance between water supply and demand at the lowest cost. Water supply and demand management is one of the tools to achieve the efficient allocation of water resources. Dynamic water pricing is a very effective tool for managing demand. Since environmental conditions (economic, cultural, social, and political) are sometimes contradictory and complex, water pricing is a complex issue. In the current issue of dynamic water pricing with the aim of balancing supply and demand in villages by using the dynamics of the simulation system, and using validation tests, simulation accuracy was evaluated in a case study. In different scenarios during the ten years from 2020 to 2029, the future status of water resources and balance between supply and demand were examined. The use of dynamic pricing and revenue from it, culture building and infrastructure reform was the prevailing scenario. According to this scenario, adding additional resources or rationing in the village of Akramabad will not be required until 2029.Keywords: Sustainable water resources, system dynamics, supply, demand balance, Simulation, dynamic pricing
-
Journal of Applied Research in Water and Wastewater, Volume:5 Issue: 2, Summer and Autumn 2018, PP 454 -460Predicting the river discharge is one of the important subjects in water resources engineering. This subject is of utmost importance in terms of planning, management, and policy of water resources with the aim of economic and environmental development, especially in a country like Iran with limited water resources. Awareness of the relation between rainfall and runoff of basins is an inseparable past of water design studies. Lack of sufficient data on rainfall-runoff due to the absence of appropriate hydrometric stations reveals the importance of using indirect methods and heuristic algorithms for estimating the basins' runoff more than before. In the present research, the genetic programming model has been employed to simulate the rainfall-runoff process of Khorramabad River basin, and in order to introduce the patterns and identify the best pattern dominating the nature of flow, all statistical data were divided into two groups of training and experiment (52 percent training and 48 percent experiment) and the program was implemented for 1000 replications using fitting functions and going through replication and developmental processes so as to find the optimal replication. Moreover, in order to evaluate the relations obtained from the simulator model, Root Mean Square Error (RMSE) and Mean Squared Error (MSE) indexes and Coefficient of Determination (R2) have been used. The investigations demonstrate that the employed equation 3 has the greatest relevance with the observational data. Therefore, it is recommended that the said equation be used for the rainfall-runoff studies of the abovementioned basin. Based on the results, the genetic programming model is an accurate direct method for predicting the discharge of Khorramabad River basin.Keywords: Simulation, Rainfall-runoff, Heuristic algorithm, Genetic programming
-
هدف اصلی تحقیق، شناسایی و ارزیابی پارامترهای موثر بر رفتار عامل ها (ذیمدخلان و ذینفعان) در نظارت منابع آب و شبیه سازی آنها تحت قوانین و سیاست های آب می باشد. جهت دنبال کردن این هدف، ابتدا چارچوب قواعد رفتاری عاملها در محدوده لنجانات تشکیل و سپس با مدل عامل بنیان رفتارها شبیه سازی شد. مدل های عامل بنیان ابزاری هستند که در مدل سازی گروه های مختلف، تعریف ویژگی های رفتاری آنها و نمایش ارتباط ها و اثرات تعامل با دیگر گروه ها استفاده می شوند. در این مطالعه از نرم افزار AnyLogic استفاده شده است. جهت ارزیابی اثر پارامترهایی مثل «تشکیل جلسات با دیگر ارگان ها توسط شرکت آب منطقه ای» در کنترل تخلفات دو سناریوی کارآمد و ناکارآمد تعریف گردید. نتایج نشان داد که تغییر رفتار و نحوه تعامل شرکت آب منطقه ای با دیگر ارگان ها تاثیر زیادی بر کنترل تخلفات دارد. به عنوان مثال اضافه کردن پارامتر «تشکیل جلسات با دادستان و دیگر ارگان ها» در سناریو اول (سیستم ناکارآمد) کنترل تخلفها را تا 36% افزایش می دهد. همچنین حذف آن پارامتر از سناریو دوم (سیستم کارآمد) تا 72% کاهش می دهد. همچنین نتایج سناریوها نشان داد که تعامل مناسب توسط شرکت آب منطقه ای، کنترل برداشت های غیر مجاز را می تواند از 8/12 به 3/70 میلیون متر مکعب تغییر تغییر دهد.کلید واژگان: مدل سازی عامل بنیان، AnyLogic، تعامل، قواعد رفتاری، شبیه سازیThe main goal of this paper is the exploration of the effective parameters on agents behavior (decision makers, stakeholders), water supervision, and the simulation of them under rules and policies of water. To follow this goal, the framework of agents behavioral rules on Lenjanat sub-basin was formed and then addressed to simulation of them using agent-based model. Agent-based model is an instrument that can be used for modeling of different agents, defining behavioral characteristics, showing links and interactions between one agent with the others. In this paper AnyLogic software has been applied. For evaluating the effects of parameters like Meeting with other organs by regional water company two scenarios (efficient and inefficient) were developed. The results showed that changing the behavior and the interaction of regional water company with other organs are extremely effective. For example, Existence of Meeting with other organs by regional water company parameter increases violations control 36% in the first scenario (inefficient) and the absence of it decreases violations control 72% in the second scenario (efficient). Also, the results of scenarios showed that linking and suitable interaction by the regional water company can change the control of illegal withdrawals from 12.8 to 70.3 million cubic meters.Keywords: Agent-based model, AnyLogic, Interaction, Rule behavior, Simulation
-
در شرایط جریان گذرا رفتار خطوط انتقال آب بر اساس مشخصات آنها تغییر می یابد. در پژوهش حاضر فشار با یک فشارسنج حساس و سریع در خطوط انتقال آب بوکان و پیرانشهر اندازه گیری شد. شبیه سازی با استفاده از نرم افزار بنتلی همر انجام پذیرفت. افت اصطکاک با روش های مختلف محاسبه شد. نتایج نشان داد که روش ناپایدار ویتکوفسکی در مقایسه با سایر روش ها، حداقل خطا را دارد. افزایش سرعت موج، بر فشارهای حداکثر، اثر مستقیم و بر فشارهای حداقل، اثر معکوس داشت. در خط انتقال کوتاه تر، کاهش سرعت موج بر فشار حداکثر، اثر مستقیم و بر فشار حداقل اثر معکوس داشت. خط انتقال طولانی احتمال تخریب بیشتری داشت و حداقل و حداکثر فشار در پریود اول به وقوع پیوست. خط انتقال با طول کمتر دارای نوسانات فشار سریع تری بود و حداقل فشار در پریود اول رخ نداد. تطابق از نظر پریود زمانی در زمان های ابتدایی وجود داشت و در خط انتقال با طول زیاد تا انتهای داده برداری حفظ شد. با گذر زمان این تطابق در خط انتقال کوتاه تر حذف شد.کلید واژگان: شبیه سازی، ضربه قوچ، ناپایدار ویتکوفسکی، بوکان، پیرانشهرUnder transient flow condition, the behavior of water conveyance system varies according to their characteristics. In the present study, the pressure was measured using a fast and sensitive pressure gauge in Bukan and Piranshahr water conveyance system. The pressure simulation was conducted using Bentley Hammer software. The friction head loss was calculated by different methods. The results showed that Unsteady Vitkovsky method had minimum error comparing with other methods. Wave velocity increase had direct effect on maximum pressures while velocity decrease affected minimum pressures. In a shorter water conveyance system, the reduction of wave velocity had direct effect on maximum pressure. Destruction to the long conveyance system was more probable and maximum and minimum pressures occurred during the first period. Shorter conveyance system had more pressure fluctuations and the minimum pressure did not occur in the first period. Coincidence of periods happened at the beginning and continued untill the end of data recording in the longer conveyance system. However, as time passed by, such coincidence did not occure in shorter conveyance system.Keywords: Simulation, water hammer, Unsteady Vitkovsky, Bukan, Piranshahr
-
یافتن راهکارهای پایدار و مقرون به صرفه در مدیریت منابع آب یکی از مهمترین چالش های پیش روی جوامع به شمار می رود. دریاچه ارومیه به عنوان یکی از بزرگترین دریاچه های فوقشور از موقعیت استراتژیکی برخوردار است و از مهمترین عوامل تاثیرگذار در منطقه می باشد. درحالیکه وضعیت دریاچه ارومیه فاجعهبار است، یافتن راهکارهای مدیریتی احیای آن به وضعیت اکولوژیکی پایدار، حیاتی میباشد. در مقاله حاضر از دیدگاه پویایی سیستم ها به منظور بررسی تاثیر سیاست های احیای مختلف بر دریاچه ارومیه استفاده شد. تاثیر سیاست هایی مانند افزایش بهره وری کشاورزی، کاهش سطح زیرکشت آبی، تغییر الگوی کشت و انتقال آب از رودخانه های ارس و زاب بر دریاچه بررسی گردید. نتایج بررسی نشان داد که هیچ یک از طرح ها به صورت منفرد، در احیای دریاچه ارومیه موثر نیستند. سیاست افزایش بهرهوری آبیاری، تغییر الگوی کشت و کاهش سطح زیرکشت بیشترین تاثیر را در افزایش تراز دریاچه دارد و در صورت اعمال دقیق در حدود 8 سال سبب احیای دریاچه ارومیه خواهند شد.کلید واژگان: پویایی سیستم ها، تغییر اقلیم، دریاچه ارومیه، شبیه سازی، مدیریت محیط زیستFinding sustainable and cost-effective solutions in water resources management is one of the most prominent challenges communities confronting. Urmia lake as one of largest hyper saline lakes has an important strategic position and is one of the most effective factors in the region. While the status of Urmia lake is calamitous, finding management practices to restore a sustainable ecological status of Urmia lake, is vital. In this paper, system dynamics approach was used in order to evaluate the effect of different restoration policies on Urmia Lake. effect of policies such as increasing irrigation efficiency, reduction in cultivated land, changing crop patterns and water transfer from Aras and Zab rivers on the lake was evaluated. The results showed that none of the projects are effective on Urmia Lake restoration individually and the simultaneous implementing of increasing irrigation efficiency, changing crop patterns and reducing cultivated area has the greatest effect on increasing water level of the lake and after about 8 years from applying it Urmia lake can be restored.Keywords: System dynamics, Climate Change, Urmia Lake, Simulation, Environmental management
-
نشریه مهندسی آب، سال پنجم شماره 3 (زمستان 1396)، صص 190 -197
امروزه با توجه به خشکسالی های اخیر، یکی از اصلی ترین منابع تامین آب شرب در کشور، منابع زیرزمینی هستند و از طرفی نیترات یکی از مهم ترین آلاینده های منابع آب زیرزمینی می باشد، که اثرات نامطلوبی بر سلامت افراد دارد. پژوهش حاضر در صدد مقایسه و ارایه تکنیکی کارآمد و نوین جهت شبیه سازی وپیش بینی نیترات در این منابع می باشد. بنابراین سه تکنیک شبکه عصبی مصنوعی (ANN) وسیستم استنتاج عصبی - فازی (ANFIS) و ماشین بردارپشتیبان (SVM) درشبیه سازی به عنوان ابزاری مبتنی بر داده مقایسه میشود. شبیه سازی بر اساس نمونه های مشاهداتی از چاه های موردنظردر آبخوان مورد مطالعه طی 13سال صورت گرفته و بازه زمانی مدلسازی، ماهانه انتخاب شده است. تخمین زننده ها شبیه سازی مدل شامل منیزیم (Mg) ، بیکربنات (Hco3) ، کلسیم (Ca) ، سدیم (Na) میباشند. نخست شبیه سازی هرتکنیک بصورت مجزا، روی آرایشهای مختلف انجام میشود. بر اساس نتایج حاصل از معیارهای ارزیابی سیستم نروفازی با ضریب همبستگی=9978/0 R2 و0002/0= MSE از قابلیت و توانایی مناسبتری برخوردار میباشد.
کلید واژگان: نیترات، شبیه سازی، شبکه عصبی مصنوعی، ماشین بردارپشتیبان، نروفازیToday, due to recent drought, one of the main sources of drinking water in the country is underground resources, and also nitrate is one of the most important pollutants of groundwater resources, which has adverse effects on people's health. The present study seeks to compare and provide an efficient and innovative technique for simulating and predicting nitrate in these resources. Therefore, three artificial neural networks (ANN) models of neuro-fuzzy inference system (ANFIS) and vector-supported vector (SVM) are compared in simulation as a data-driven tool. Simulation based on observation samples from wells in the aquifer under study for 13 years and the modeling period has been selected monthly. Estimates of model simulations include magnesium (Mg), bicarbonate (Hco3), calcium (Ca), sodium (Na). First, the heterogeneous simulation of heterogeneity is carried out on different makeup. Based on the results of the evaluation of the neo-Frazi system The correlation coefficient of R2 = 9978/0 and MS2 = 0002 have better capability and capability.
Keywords: Nitrate, simulation, Artificial Neural Network, Supported Vector Machines, Neopoietic -
از آنجایی که پراکنش منابع آب و نزولات در جهان متناسب نمی باشد، انتقال بین حوضه ای آب در قالب طرح های آبی برای جمع آوری، انتقال و ایجاد کیفیت مناسب برای توسعه موزون فعالیت های انسانی لازم است. از طرف دیگر در بحث مدیریت منابع آب علاوه بر بهره-برداری مخازن با مباحثی روبرو هستیم که همزمان بحث هیدرولیک و منابع آب در این شرایط مهم بوده و هر دو شرایط هیدرولیکی و هیدرولوژیکی برای مدل سازی جریان می بایست تواما مورد بررسی قرار بگیرد. در این تحقیق سه سد (یلان، پشندگان و گوکان) و دو تونل انتقال برای انتقال آب از سد یلان به سد گوکان مورد استفاده قرار گرفته اند. به منظور مدل سازی و بهینه سازی این پروژه همزمان دو الگوریتم در محیط ویژوال بیسیک با یکدیگر و با نرم افزار Epanet بصورت دینامیکی ارتباط داشته و مدل منابع آب، هیدرولیک و برنامه ریزی پویا اصلاح شده را حل می کند. از آنجایی که انتقال آب در تونل ها به صورت تحت فشار می باشد و کل پروژه برای راندمان انتقال آب 95 درصد تعریف شده است، با افزایش ارتفاع هریک از سدها می بایست قطر تونل انتقال کاهش یابد تا بتواند راندمان مذکور را داشته باشد. نتایج تحقیق نشان می دهد ارتفاع های 37/148 و 36/59 متر بترتیب برای سد یلان و پشندگان و قطر تونل های 8/2 و 95/2 متر برای تونل های یلان – پشندگان و پشندگان – گوکان از نظر اقتصادی بهترین گزینه می باشند. از تحلیل اقتصادی موجود در برنامه ریزی پویا اصلاح شده هزینه کل پروژه با در نظر گرفتن راندمان انتقال 95 درصد برابر 69/5313 میلیار ریال برآورد شده است.کلید واژگان: طرح منابع آب، بهینه سازی، مدل سازی، راندمان انتقال آب، برنامه ریزی پویاThe distribution of water resources and rainfall in the world is not same, inter-basin water transfer in the form of water projects for the collection, transmission and creation of appropriate quality for balanced development of human activity is necessary. On the other hand in the management of water resources in addition to the issues we face at the same time exploiting reservoirs with hydraulic and water resources were important and both hydraulic and hydrologic modeling flow conditions must be considered together. In this study, three dams (Yalan, Pashandegan and Gokan) and two water transfer tunnels were used for transferring water from Yalan dam to Gokan dam. For this project simulating and optimizing, two algorithms connected with together in visual Basic and linked dynamic with Epanet software and solve water resources model, hydraulic and dynamic programming. Since the water flow through the tunnel is under pressure, increasing dam height will cause the decrease of tunnel diameter for 95% water conveyance efficiency. The results showed that Yalan and Pashandegan dam with a height of 148.37 and 59.36 m, respectively, and Yalan-Pashandegan and Pashandegan -Gokan tunnel diameter with 2.8 and 2.95 m, respectively, were the most economically optimal combination for water transferring in this project that has 5313.69 million Rials costs.Keywords: Water resources planning, Optimization, Simulation, Water Transfer Efficiency, Dynamic programming
-
جانمایی نامناسب چاه های بهره برداری از منابع آب زیرزمینی و برداشت بی رویه از آن ها، همواره تبعات اقتصادی فراوانی به همراه داشته و همچنین موجب خسارت های شدید به آبخوان می گردد. هدف این تحقیق توسعه یک مدل شبیه سازی- بهینه سازی، به منظور طراحی محل و ظرفیت بهینه چاه های بهره برداری با در نظر گرفتن ملاحظات کمی و کیفی آب می باشد. مدل مذکور با تلفیق مدل شبیه سازی آب زیرزمینی MODFLOW و الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات توسعه یافته و به منظور کمینه سازی مجموع هزینه های حفاری چاه، انتقال و تصفیه آب در محدوده دشت سرخس واقع در شمال شرق ایران مورد استفاده قرار گرفته است. متغیرهای تصمیم مسئله مکان و نرخ پمپاژ چاه ها بوده و محدودیت های حداکثر نرخ پمپاژ و افت مجاز آبخوان به صورت قید در مدل با هدف تامین نیاز آب شرب شهر سرخس لحاظ شده است. نتایج به دست آمده نشان می دهد که با بهره گیری از مدل PSO-MODFLOW، علاوه بر ارضای قیود مسئله میزان هزینه استحصال آب نسبت به طرح موجود در حال بهره برداری کاهش می یابد، به گونه ای که هزینه کل در شبکه بهینه طراحی شده 572 میلیون تومان و در طرح موجود با تعداد چاه یکسان برابر با 598 میلیون تومان به دست آمده که بیانگر کاهش 5 درصدی هزینه می باشد. همچنین نتایج تحلیل حساسیت نشان می دهد که تغییرات پارامتر هدایت هیدرولیکی آبخوان تاثیر زیادی بر نتایج به دست آمده ندارد. در حالیکه تغییرات نرخ پمپاژ بیشینه با تاثیر مستقیم در تعداد چاه های مورد نیاز باعث تغییرات قابل ملاحظه ای در هزینه نهایی می شود.کلید واژگان: چاه های برداشت از آبخوان، طراحی جانمایی و ظرفیت بهینه، رویکرد شبیه سازی، بهینه سازی، MODFLOW، PSOImproper wells location and excessive groundwater extraction can cause severe damage to aquifers and lead to numerous economic consequences. The purpose of this study is to develop a simulation-optimization model for determination of optimal well's placement and pumping rates, while satisfying the requirement of quantitative and qualitative considerations. The proposed model integrates the groundwater flow simulation model MODFLOW and the Particle Swarm Optimization algorithm. The coupled PSO-MODFLOW model has been applied to the Sarakhs aquifer in the north-east of Iran to minimize the total cost of drilling, transfering and water treatment for supplying the drinking demand of the Sarakhs city. Discharges as well as locations of the pumping wells were taken as the decision variables. Also, the maximum pumping rate and maximum water-table drawdown were incorporated as the problem's constraints. The results show that the proposed approach not only satisfies the constraints but also reduces the total cost of water withdrawal by 5% from 598 million Tomans in the present plan to 572 million Tomans in the optimum plan. Sensitivity analyses indicates that results are not significantly sensitive to changes in aquifers hydraulic conductivity, while the maximum pumping rate directly affects the number of required wells and can therefore make a considerable change in the final cost.Keywords: Pumping wells, Optimum design of placement, pumping rate, Simulation, optimization, MODFLOW, PSO
- 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.