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

particle swarm algorithm

در نشریات گروه کشاورزی
  • مهرنوش هدایتی زاده، سعید جمالی*، هومن حاجی کندی، سمیه یوسفی
    تغییر اقلیم با ایجاد تغییر در میزان دما و بارش موجب تغییر در آبدهی رودخانه‏‏ها می شود. از این رو، شبیه‏‏سازی جریان رودخانه به عنوان پیش‏‏نیاز برنامه ریزی و مدیریت منابع و مصارف آب اهمیت فراوان دارد. لذا در پژوهش حاضر تاثیر تغییر اقلیم بر میزان دبی رودخانه مهاباد در دوره‏های زمانی آینده (2026-2045) با استفاده از مدل های یادگیری ماشین بررسی شد. ابتدا دو سناریوی ورودی که در آن سناریوی اول شامل پارامترهای دما و بارش و سناریوی دوم شامل پارامترهای دما، بارش و دبی یک ماه قبل بود، تدوین شد. در ادامه عملکرد دو مدل ANN و ANN-PSO در تخمین دبی جریان در دوره پایه (1992-2014) مقایسه شد تا بهترین سناریو و بهترین مدل برای پیش بینی جریان در دوره آینده تحت سه سناریو SSP1.26، SSP2.45 و SSP5.85 گزارش ششم تغییر اقلیم (CMIP6) انتخاب شود. نتایج معیارهای ارزیابی خطا  نشان داد که مدل ANN-PSO با استفاده از سناریوی دوم و با معیارهای 77/0=NSE، MCM 4/6=RMSE و MCM 4/3=MAE قادر به تخمین مناسب دبی می باشد. نتایج بررسی اثر تغییر اقلیم بر روی هر یک از پارامترهای هواشناسی نشان داد که تغییر اقلیم باعث افزایش دما در حدود 5/0 تا 1 درجه در طول دوره و ایجاد یک الگوی نوسانی در بارش می شود. نتایج بررسی تغییر اقلیم روی دبی نشان داد که تحت سناریوی SSP1.26 تغییرات چندانی اکثر ماه ها در دبی رخ نخواهد داد اما در سناریوهای SSP2.45 و SSP5.85 در ماه دسامبر افزایش اندک دبی رخ خواهد داد و در ماه می و آوریل بیش ترین کاهش دبی به ترتیب MCM 5/16 و MCM 33/13 خواهد بود.
    کلید واژگان: پیش بینی سری زمانی، تخمین دبی رودخانه، تغییر اقلیم، ANN، PSO
    Mehrnoosh Hedayatizadeh, Saeed Jamali *, Hooman Hajikandi, Somayeh Yousefi
    Climate change causes changes in the flow of rivers by causing changes in temperature and precipitation. Therefore, river flow simulation is important as a prerequisite for some environmental and engineering issues. In the current research, the effect of climate change on the Mahabad’s river flow in the future periods (2045-2026) was predicted using machine learning models. First, two input scenarios were compiled, in which the first scenario included temperature and precipitation parameters and the second scenario included temperature, precipitation, and flow parameters one month ago. In the following, the performance of two ANN and ANN-PSO models in estimating the flow rate in the base period (1992-2014) was compared to select the best scenario and the best model for predicting the flow in the future period under the three scenarios SSP1.26, SSP2.45 and SSP5.85 of the CMIP6. The results of the error evaluation criteria showed that the ANN-PSO model makes the best estimation of the river flow using the second scenario and with the criteria (NSE=0.77, RMSE=6.4 MCM, MAE=3.4 MCM for the test data) and it was chosen to predict the flow in the future period (2026-2045). The results of investigating the effect of climate change on each of the meteorological parameters showed that climate change causes an increase in temperature and creates a fluctuating pattern in precipitation. The results of the climate change survey on flow showed that under the SSP1.26 scenario, there will not be much changes in flow in almost months, but in the SSP2.45 and SSP585 scenarios, there will be an increase in the discharge in December, and in May and April, the greatest decrease in discharge will be (16.50 MCM) and (13.33 MCM) respectively.
    Keywords: Artificial Neural Network, Climate Change, Particle Swarm Algorithm, River Discharge, Time Series Prediction
  • حسین شیرانی، انیس اسدی، سمیه صدر*، علی اصغر بسالت پور، عیسی اسفندیار پور
    مقدمه

    مدلSWAT، یک ابزار مناسب برای شبیه سازی فرایندهای هیدرولوژیکی است. این مدل به ورودی های زیادی نیاز دارند که غالبا به صورت مستقیم قابل اندازه گیری نیستند و یکی از اصلی ترین منابع عدم قطعیت در این مدل ها محسوب می شود. فرایند واسنجی می تواند با تعدیل و تطبیق این ورودی ها موجب کاهش عدم قطعیت در نتایج مدل شود. پژوهش ها نشان دادند که واسنجی یک مدل هیدرولوژیکی با استفاده از الگوریتم های متداول واسنجی خودکار رزومه، دقت مناسبی در پیش بینی متغیرهای هیدرولوژیکی در دوره اعتبار سنجی به وجود نخواهد آورد. لذا، به منظور واسنجی مدل SWAT از الگوریتم PSO استفاده شد. از آنجا که هیچ قانون ریاضی و منطقی برای تعیین بهترین ترکیب پارامترهای الگوریتم PSO وجود ندارد و این ترکیب ها به اساس آزمون و خطا و از میان ترکیب های بسیار متنوع انتخاب می شوند، لذا، روش های مبتنی بر آزمون و خطا بسیار وقت گیر و گاهی غیر ممکن است. در این پژوهش، از روش تاگوچی برای تعیین بهترین ترکیب حاصل از پارامترهای الگوریتم PSO مورد استفاده قرار گرفت.

    مواد و روش ها

    در این پژوهش، قابلیت استفاده از مدل SWAT برای شبیه سازی رواناب ماهانه در حوزه آبخیز جوانمردی، از زیرحوضه های اصلی حوزه آبخیز لردگان با مساحت 380 کیلومتر مربع بررسی شد. در این پژوهش، پارامترهای الگوریتم PSO شامل تعداد شبیه سازی (A)، تعداد تکرار (B)، وزن محاسبه سرعت (C) و پارامتر حرکت (D)، در چهار سطح تعریف شدند. سپس این پارامترها، مطابق آزمایش های موجود در آرایه متعامد L16 (با استفاده از روش طراحی آزمایش های تاگوچی)، طراحی و اجرا شدند. مقیاس عملکردی مورد استفاده برای ارزیابی الگوریتم ها، RPD (درصد انحراف نسبی) انتخاب شد. با توجه به ماهیت متغیر پاسخ در این پژوهش، برای تحلیل نتایج آزمایش تاگوچی از شاخص S/N "هر چه کمتر، بهتر" استفاده شد. مرحله انتخاب آرایه ها و محاسبات در نرم افزار Minitab 16 انجام گرفت.

    نتایج و بحث:

    در مرحله تحلیل حساسیت که پیش از واسنجی مدل انجام شد، از میان 28 پارامتر مورد بررسی در این پژوهش، مدل نسبت به تغییرات 22 پارامتر حساسیت نشان داده و به عنوان متغیرهای اثرگذار بر شبیه سازی رواناب در حوزه آبخیز جوانمردی مشخص شدند. نتایج نشان داد که پارامتر عدد منحنی راواناب (CN)، مهمترین عامل و پارامترهای جرم مخصوص ظاهری خاک در حالت مرطوب (SOL_BD) و متوسط آب قابل استفاده به وسیله گیاه (SOL_AWC) به ترتیب در زمره مهمترین عوامل کنترل کننده دبی جریان در حوضه مطالعاتی هستند. بر اساس نتایج شبیه سازی شده به وسیله الگوریتم PSO مشخص شد که مدل SWAT دقت قابل قبولی برای برآورد رواناب ماهانه در منطقه مورد مطالعه دارد. به طوری که در مرحله واسنجی شاخص های r-factor و p-factor به ترتیب 1.23 و 0.88 و ضرایب تبیین و نش- ساتکلیف نیز به ترتیب برابر 0.77 و 0.75 بودند. در مرحله اعتبارسنجی نیز شاخص های r-factor و p-factor به ترتیب 1.31 و 0.84 و ضرایب تبیین و نش- ساتکلیف نیز به ترتیب برابر 0.72 و 0.73 بودند. در این پژوهش، بهترین ترکیب حاصل از کاربرد روش تاگوچی برای پارامتر های تعداد شبیه سازی، تعداد تکرار، وزن محاسبه سرعت و پارامترهای مناسب در الگوریتم PSO به ترتیب 40، 100، 0.2 و 0.15 (A4B4C4D3) تعیین شد.

    نتیجه گیری

    نتایج گویای این است که مدل SWAT، دقت قابل قبولی برای برآورد رواناب ماهانه در حوزه آبخیز جوانمردی داشته، روش PSO الگوریتم موثری در واسنجی و تعیین عدم قطعیت مدل در این حوضه بوده است. همچنین، استفاده از روش طراحی آزمایش ها تاگوچی، راهی مناسب برای تعیین بهترین ترکیب پارامترهای الگوریتم PSO برای محققانی است که از این روش برای بهینه سازی مدل SWAT استفاده می کنند.

    کلید واژگان: الگوریتم ازدحام ذرات، عدم قطعیت، شبیه سازی، حوزه آبخیز جوانمردی
    Hossain Shirani, Anis Asadi, Somayeh Sadr *, AliAsghar Besalatpour, Isa Esfandiarpoor
    Introduction

    SWAT model is a suitable tool for simulating hydrological processes. This model requires many inputs that often cannot be measured directly and is considered one of the main sources of uncertainty in these models. The recalibration process can reduce the uncertainty in the model results by adjusting and adapting these inputs. The researches showed that calibrating a hydrological model by using the common automatic CV calibrating algorithms will not provide proper accuracy in the prediction of hydrological variables during the validation period, so PSO algorithm was used to calibrate the SWAT model. Since there is no mathematical and logical rule to determine the best combination of PSO algorithm parameters and these combinations are selected based on trial and error and among many different combinations, therefore trial and error based methods are very time-consuming and sometimes impossible. In this research, Taguchi method was used to determine the best combination of PSO algorithm parameters.

    Materials and methods

    In this research, the ability to use the SWAT model to simulate monthly runoff in the Javanmardi Watershed, one of the main sub-basins of the Lordegan Watershed with an area of 380 square kilometers, was investigated. In this study, the PSO algorithm parameters, including the number of simulations (A), the number of repetitions (B), the speed calculation weight (C) and the movement parameter (D), were defined in four levels. Then, these parameters were designed and implemented according to the experiments in the L16 orthogonal array (using the Taguchi experiments design method). The performance scale used to evaluate the algorithms was RPD (Relative Percentage Deviation). Considering the variable nature of the response in this study, the S/N index "the lower the better" was used to analyze the Taguchi test results. The selection of arrays and calculations were done in Minitab 16 software.

    Results and discussion

    In the sensitivity analysis stage, which was performed before the model recalibration, among the 28 parameters studied in this research, the model showed sensitivity to the changes of 22 parameters, and they were identified as variables influencing the simulation of runoff in Javanmardi Watershed. The results showed that the parameter of the runoff curve number (CN) is the most important factor and the parameters of soil apparent density in the wet state (SOL_BD) and average water usable by the plant (SOL_AWC) are among the most important factors controlling the flow rate in the study basin, respectively. Based on the results simulated by the PSO algorithm, it was found that the SWAT model has an acceptable accuracy for estimating the monthly runoff in the study area. So, in the recalibration phase, the r-factor and p-factor indices were 1.23 and 0.88, respectively, and the explanatory and Nash-Sutcliffe coefficients were 0.77 and 0.75, respectively. In the validation stage, the r-factor and p-factor indexes were 1.31 and 0.84, respectively and the explanatory and Nash-Sutcliffe coefficients were 0.72 and 0.73, respectively. In this study, the best combination resulting from the application of Taguchi method for the parameters of the number of simulations, the number of repetitions, the speed calculation weight and the appropriate parameters in the PSO algorithm were determined as 40, 100, 0.2 and 0.15 respectively (A4B4C4D3).

    Conclusion

    The results show that the SWAT model has an acceptable accuracy for estimating the monthly runoff in the Jawanmardi Watershed, and the PSO method is an effective algorithm in calibrating and determining the uncertainty of the model in this basin, and the use of the Taguchi test design method is a suitable way to determine the best combination of PSO algorithm parameters is for researchers who use this method to optimize the SWAT model.

    Keywords: Javanmardi watershed, particle swarm algorithm, simulation, Uncertainty
  • سید محمدعلی رضوی*، مرتضی کاشانی نژاد

    در این تحقیق، با توجه به اهمیت شیر شتر و ویژگی های عملکردی و غذایی خاص پروتیین های آن در فرآیند تولید کنسانتره پروتیین شیر، ابتدا اثر اختلاف فشار در عرض غشاء (80، 120 و 160 کیلو پاسکال) و دمای فرآیند (20، 30 و 40 درجه سانتی گراد) بر درصد دفع اجزاء محلول شیر شتر (پروتیین، لاکتوز، املاح و مواد جامد کل) در طی فرآیند اولترافیلتراسیون شیر شتر توسط روش مرکب مرکزی مدلسازی شد و سپس مدل های معنی دار توسط الگوریتم ازدحام ذرات چند هدفه پس از بررسی اهمیت پارامترهای الگوریتم بهینه یابی شدند. نتایج نشان داد که افزایش اختلاف فشار منجر به افزایش معنی دار درصد دفع املاح و افزایش دمای اولترافیلتراسیون منجر به افزایش معنی دار درصد دفع لاکتوز و درصد دفع املاح شد. همچنین نتایج تحقیق نشان داد که هیچکدام از اثرات خطی، درجه دوم و متقابل اختلاف فشار و دما بر درصد دفع مواد جامد کل و پروتیین نمونه ها معنی دار نبودند. نتایج ضرایب استاندارد شده برای متغیرهای وابسته (درصد دفع لاکتوز (Rl) و املاح (Ra))، مدت زمان اجرا الگوریتم (CPU time) و تعداد پاسخ های مورد ارزیابی (NFE) با متغیرهای مستقل (تعداد تکرار (Number of Iterations)، تعداد ذرات (Number of particles)، ضریب اینرسی (W1)، ضریب یادگیری شخصی (C1) و ضریب یادگیری کلی (C2)) در رگرسیون PLS نیز نشان داد که تعداد ذرات در همه پاسخ های مورد بررسی دارای بالاترین اهمیت بود و ضریب یادگیری شخصی و ضریب یادگیری کلی اهمیت چندانی بر مدت زمان اجرای الگوریتم و تعداد پاسخ های مورد ارزیابی نداشتند. به منظور بهینه یابی در این تحقیق نیز درصد دفع لاکتوز و درصد دفع املاح حداقل در نظر گرفته شدند که با توجه به صفات مذکور، اختلاف فشار و دمای بهینه به ترتیب 80 کیلو پاسکال و 85/29 درجه سانتی گراد به دست آمد. در چنین فرآیندی دفع لاکتوز 38/13 درصد و دفع املاح 70/18 درصد بود. همچنین مدت زمان اجرای الگوریتم و تعداد پاسخ های مورد ارزیابی در این بهینه یابی نیز 143/0 ثانیه و 1000 بودند.

    کلید واژگان: الگوریتم ازدحام ذرات، درصد دفع اجزاء محلول، رگرسیون حداقل مربعات جزئی، شیر شتر، فیلتراسیون
    Seyed MohammadAli Razavi *, Morteza Kashaninejad
    Introduction

     Ultrafiltration is one of the most common membrane processes in the dairy industry, especially for condensing and separating milk components. Using this process, several products can be produced, including milk concentrate used for cheese production, low-lactose dairy products, milk protein concentrate, and serum proteins for dietary supplements. The efficiency and cost of a membrane process depend on the percentage of rejection of the soluble components. Therefore, the use of concentrated milk made by ultrafiltration in the production of various dairy products depends on the efficiency of the membrane process and the changes in milk components during this process. On the one hand, the physicochemical properties of camel milk are different from those of cow milk, especially in terms of type and amount of protein. Because significant differences exist between the physicochemical properties of camel and cow milk, likely, the membrane processing conditions and the physicochemical properties of their products will be different completely. Although many studies have been conducted on the efficacy of the ultrafiltration processing of cow milk, there is no information about the efficacy of camel milk ultrafiltration, and most of the research done regarding optimizing is based on classical algorithms, Therefore, in this study, the effects of transmembrane pressure and temperature on the solutes rejection (protein, lactose, ash, and total solids) during camel milk ultrafiltration process were investigated, Then, these properties were optimized using particle swarm algorithm. Also, because the performance of the particle swarm algorithm is highly dependent on related parameters such as the number of iterations, the number of particles, accelerate constant, inertia weight, and velocity of the particles, so before optimization, the effect of these parameters on optimal responses were examined by partial least squares regression (PLS).

    Materials and Methods

     In this study, a pilot crossflow ultrafiltration system was used. A UF membrane (Model 3838 HFK-131, Koch membrane systems, Inc., USA) made of polysulfone amid (PSA) with MWCO of 20 kDa was applied. Camel milk was purchased from a local market in Mashhad and for camel skim milk production, its fat was separated by a pilot plant milk fat separator in the Food Research Complex, Ferdowsi University of Mashhad. The weight percentages of protein, fat, lactose, ash, and total solids of UF permeate samples were measured by ISO 8968-1:2014, ISO 1211: 2010, ISO 26462/IDF 214:2010, ISO 5544:2008, and ISO 6731:2010 at two replications, respectively. the process treatments were performed in the form of a central composite design (CCD) (5 replications at the central point) for two independent variables at three levels so that the total number of 13 treatments was obtained. The data were modeled using the statistical software of Design Expert (version 11) based on the response surface methodology and each of the response variables in the form of a regression model was presented as a function of independent variables.

    Results and Discussion

     The rejection of total solids and protein of the tested samples varied in the range of 45.4-51.03% and 94.09-97.51%, respectively. It means that in each TMP and T, more than 45% of the total solids and 94% of the protein of camel milk were kept by the membrane. The results also showed that none of the linear, quadratic and interactive effects of TMP and T on the total solids and protein rejections were not significant. According to the results, the RL reduced with increasing T. Increasing the TMP also led to a reduction at high T and an increase in RL rate of the samples at lover T. Also, the effect of TMP on RA showed a non-linear trend, so that TMP at high T led to an increase, and at low T, it led to a reduction in the RA of the samples.

    Conclusion

     The optimization results with the particle swarm algorithm showed that this algorithm has a high convergence speed and by recognizing and analyzing its parameters, the optimal conditions can be easily found. The optimum ultrafiltration conditions in this study with the lowest RL and RA were determined as 80 kPa TMP and 29.85 ͦ C T.

    Keywords: camel milk, Partial least squares regression, Particle swarm algorithm, Solute rejection, Ultrafiltration
  • مریم اسدی*، زهرا جعفری

    بهره برداری از گیاهان صنعتی و دارویی بعنوان یکی از محصولات فرعی مراتع نقش موثری در اقتصاد مراتع دارد. حفظ و توسعه پراکنش گیاهان دارویی در سطح عرصه های مرتعی از جنبه های مختلف اقتصادی و اجتماعی و فنی مراتع، حایز اهمیت می باشد. در سطح مراتع گونه های گیاهی صنعتی و دارویی فراوانی موجود می باشد. گاوزبان خارک دار (Anchusa strigosa) از گونه ی دارویی و بومی شهرستان دزفول می باشد. یکی از موارد حایز اهمیت در بهره برداری اصولی از این گیاه دارویی تعیین مناطق رویشگاهی آن می باشد. هدف از این تحقیق، بررسی رابطه ویژگی های بیوفیزیکی رویشگاه بالقوه این گونه و پراکنش آن با استفاده از تکنیک های مختلف داده کاوی است. برای ارزیابی کارایی مدل های داده کاوی، ابتدا 30 نقطه حضور و 30 نقطه عدم حضور گونه با استفاده از نقشه پوشش گیاهی و مطالعات میدانی ثبت شد. سپس پارامترهای ارتفاع، شیب، درجه حرارت، بارندگی، بافت و عمق خاک از نقشه های به دست آمده با استفاده از روش های زمین آمار بر مبنای داده های منطقه ای استخراج شد. تعیین ضریب تاثیر هریک از پارامترهای ذکر شده با استفاده از روش ماشین بردار انجام شد. سپس اقدام به پیش بینی حضور گونه های مذکور براساس پارامترهای بیوفیزیکی با استفاده از روش های داده کاوی گردید. الگوریتم های داده کاوی مورد استفاده در این تحقیق شامل ازدحام ذرات، رگرسیون لجستیک، شبکه های عصبی مصنوعی و نزدیک ترین همسایه می باشند. نتایج نشان داد که الگوریتم ازدحام ذرات و شبکه عصبی مصنوعی با میزان دقت 0/95 و ضریب کاپای 0/9 دارای دقت بالاتری در تعیین مناطق حضور گونه می باشد. نتایج این تحقیق نشان داد با استفاده از روش های داده کاوی امکان پیش بینی حضور گونه مورد نظر، براساس پارامترهای بیوفیزیکی با دقت بالایی فراهم می باشد.

    کلید واژگان: الگوریتم ازدحام ذرات، شبکه های عصبی مصنوعی، رگرسیون لجستیک، نزدیک ترین همسایه، پیش بینی رویشگاه
    Maryam Asadi *, Zahra Jaefari

    Industrial and medicinal plants are one of the by-products of rangelands, the exploitation of which has a role in the economy of rangelands. The preservation and development of distribution of medicinal plants at the level of rangelands is important from various economic, social and technical aspects of rangelands. There are many industrial and medicinal plant species in the rangeland. Anchusa strigosa is a medicinal and indigenous species of Dezful. One of the important issues in the principled exploitation of these medicinal plants is to determine, its habitat areas. The purpose of this research is to investigate the relationship between the biophysical properties of the potential habitat of this species using different data mining techniques. Evaluating the effectiveness of data mining models, first 30 presence points and 30 absence points of the species were recorded using vegetation map and field studies. Then the parameters of height, slope, temperature, rainfall, texture and depth of soil were extracted from the obtained maps using geostatistical methods based on regional data. Determination of the influence coefficient of each of the mentioned parameters was done using the vector machine method. Then, the presence of the mentioned species was predicted based on biophysical parameters using data mining methods. The data mining algorithms used in this study include particle swarm, logistic regression, artificial neural networks and the nearest neighbor.The results showed that particle swarm algorithm and artificial neural network with accuracy rate of 0.95 and kappa coefficient of 0.9 have a higher accuracy in determining the species presence areas.The results of this study showed that using data mining methods, it is possible to predict the presence of the desired species, based on biophysical parameters with high accuracy.

    Keywords: Particle Swarm Algorithm, Artificial neural networks, Logistic regression, Nearest neighbor, Habitat Prediction
  • عبدالرحیم هوشمند*، حسین محمدزاده، امین کانونی، علی حقیقی

    بهینه سازی الگوی کشت یک راهبرد مهم در مصرف بهینه آب در کشاورزی می باشد. تحقیق حاضر تلاشی برای توسعه و ارزیابی چهار مدل هیبریدی بر مبنای بیشینه سازی نرخ بازدهی اقتصادی و کمینه سازی ریسک انتخاب الگوی کشت بهینه است. مدل ها بر اساس شاخص های ریسک شامل واریانس (مدل MVar)، نیم واریانس (مدل MSVar)، قدر مطلق انحراف از میانگین (مدل MADev) و ارزش در معرض ریسک شرطی (مدل MCOVaR) و با رعایت قیود حاکم توسعه یافته اند و در یک سطح اطمینان انتخابی امکان تعیین بهترین سناریوی الگوی کشت با بالاترین نرخ بازدهی اقتصادی و کمترین ریسک که قابل اندازه گیری است، را در مرحله تصمیم گیری فراهم می آورند. داده های مورداستفاده مربوط به شبکه آبیاری پایاب سد یامچی اردبیل و برای سال زراعی 98-1397 می باشد. توسعه مدل ها در محیط MATLAB بر اساس برنامه ریزی غیرخطی و حل مسئله بهینه سازی با استفاده از الگوریتم ازدحام ذرات و به صورت چندهدفه انجام شده است. بالاترین مقدار ضریب همبستگی در رگرسیون نتایج مدل ها با معادله فوریه به میزان 9997/0=R2 با دقت (0011/0=RMSE) برای مدل MADev به دست آمد. نتایج نشان داد بیشترین بازدهی به 0.31 متعلق به سیب زمینی با حداکثر ریسک 58% و کمترین مقدار بازدهی به مقدار 0.13 مربوط به گیاه ذرت با حداکثر ریسک 63% است. با محاسبه 50 سناریوی بهترین الگوهای کشت ممکن ازنظر ارضای توابع هدف و قیود حاکم، جبهه کارای تک تک مدل ها ترسیم و جدول مقادیر درآمد سیستم برای سطوح ریسک 20% و 30% استخراج و ارایه گردید. نتایج به دست آمده در تمام مدل ها بیانگر افزایش بازدهی اقتصادی با افزایش سطح ریسک پذیری سیستم در انتخاب الگوی کشت های بهینه بوده و این افزایش در مدل MADev نسبت به بقیه مدل ها از شیب بیشتری برخوردار است. همچنین نتایج نشان داد افزایش ریسک پذیری، افزایش سطح زیر کشت گیاهان با مصرف آب بیشتر و نهایتا افزایش مقدار نیاز آبی کل را در پی دارد.

    کلید واژگان: ارزش در معرض ریسک شرطی، الگوریتم ازدحام ذرات، الگوی کشت بهینه، مدیریت ریسک
    Abdolrahim Hooshmand *, Hossein Mohammadzadeh, Amin Kanooni, Ali Haghighi

    Cropping pattern optimization is an important strategy in the optimal use of water in agriculture. The present study attempted to develop and evaluate four hybrid models based on maximizing economic return rate and minimizing risk based on risk indices including variance (MVar model), semi-variance (MSVar model), absolute value deviation from mean (MADev model) and conditional value at risk (MCOVaR model). The MCOVaR model is governed by observing the rules, which at a selective confidence level allows determining the best cropping pattern scenario with selective return rate and the lowest risk that can be measured in the decision-making stage. The data used are related to the downstream irrigation network of Ardabil Yamchi Dam and for the 1397-98 crop year. The development of the model in MATLAB is based on nonlinear programming and optimization problem solving using particle swarm algorithm in a multi-objective solution. The highest correlation coefficient in regression of the models with Fourier equation was R2=0.9997 with accuracy (RMSE=0.0011) for MADev model, The results showed that the highest yield of 0.31 belonged to potatoes with a maximum risk of 58% and the lowest yield of 0.13 belonged to the maize plant with a maximum risk of 63%. By calculating 50 scenarios of the best possible cropping patterns in terms of satisfying the target functions and governing conditions, the pareto front of each model was drawn and the table of system income values for risk levels of 20% and 30% was extracted and presented. The results obtained in all models indicate an increase in economic efficiency by increasing the risk level of the system in selecting the optimal cropping pattern and this increase in MADev model is more steep than other models and increasing risk-taking leads to increasing the area under cultivation of plants with more water consumption.

    Keywords: Conditional value at risk, Optimal cropping pattern, Risk Management, Particle Swarm Algorithm
  • محبوبه خداوردی، سید رضا هاشمی*، عباس خاشعی سیوکی، محسن پوررضا بیلندی

    بهینه سازی شبکه پایش، یک فرآیند تصمیم گیری برای داشتن بهترین ترکیب در بین ایستگاه های موجود است. به دلیل ملاحظات اقتصادی و کاستن از هزینه های پایش، رویکرد بهینه سازی در این پژوهش، کاهش ایستگاه های پایش بدون کاهش میزان و دقت اطلاعات حاصل می باشد. درتحقیق حاضر طراحی بهینه شبکه پایش کیفی آب زیرزمینی به کمک مدلی بر پایه بهینه سازی در دشت نیشابور انجام گرفته است. بهینه سازی شبکه چاه ها توسط الگوریتم دو هدفه ازدحام ذرات (MOPSO) با اهداف کمینه نمودن مقدار ریشه مربعات میانگین خطا (RMSE) و کمینه نمودن تعداد چاه ها اجرا شد. در بخش شبیه سازی مسئله از روش درون یابی کریجینگ برای مقادیر غلظت کلراید آب زیرزمینی محاسباتی استفاده شد و با مقادیر مشاهداتی مقایسه شدند. نتایج این تحقیق، ارائه یک جبهه پارتو با نمایش تعداد چاه در مقابل RMSE متناظر آن بود که می تواند دستورالعملی برای طراحی شبکه پایش کیفی آب زیرزمینی باشد. به این صورت که با تعیین دقت لازم در داده های حاصل از شبکه پایش می توان تعداد چاه ها و موقعیت آن ها را در منطقه مطالعاتی مشخص نمود. پس از اجرای مدل MOPSO-GS نتایج بهینه سازی نشان داد که در آبخوان نیشابور تعداد چاه های نمونه برداری می تواند به اندازه 58 درصد و با حداقل افزایش خطا (50 چاه با خطای صفر به 21 چاه با خطای غلظت کلراید 57/13 میلی گرم بر لیتر)، کاهش داده شود. همچنین موقعیت این چاه ها به عنوان موقعیت بهینه در نظر گرفته شد.

    کلید واژگان: الگوریتم ازدحام ذرات، بهینه سازی دوهدفه، غلظت کلراید، کریجینگ
    Mahbubeh Khodaverdi, Seyed Reza Hashemi *, Abbas Khashei Siuki, Mohsen Pourreza Bilondi

    Monitoring network optimization is a decision making process for the best combination of available stations. Due to economic considerations and reduction of monitoring costs ، the optimization approach in this study is to reduce monitoring stations without reducing the amount and accuracy of the information obtained. In this study, an optimal design of groundwater quality monitoring network was carried out with the help of an optimization model in the Neishabour plain aquifer. The optimization of the wells network was accomplished by a Multi Objective Particle Swarm Optimization (MOPSO) algorithm. Two objectives containing of minimizing the root mean square error (RMSE) and the number of wells was applied in current research. Kriging interpolation was used for calculating groundwater chlorine concentration values and compared with observation values. As a result of this research was presented a Pareto front exctracted from MOPSO showing the number of wells against their corresponding RMSE, which could be a guide for the design of a groundwater quality monitoring network. The outcome showed that the sampling wells can be reduced to 58 percent with a minimum error increase (all 50 wells in base network with zero error may be reduced to 21 with chlorine concentration error of 13.57 mg/l) in the Neishabour aquifer. Also, the position of these wells was considered as the optimal position.

    Keywords: Chlorine concentration, Kriging, Particle swarm algorithm, Two-objective optimization
  • جواد شهرکی، علی سردارشهرکی، صفیه نوری
    سابقه و هدف
    با توجه به محدود بودن منابع آب سطحی و ظرفیت مخازن سدها، مدیریت علمی و ارائه سیاست بهره برداری بهینه از مخازن، امری لازم و حیاتی در جهت برآورده کردن نیازهای آبی است. همچنین با توجه به اهمیت و استفاده از منابع آب و تخصیص بهینه این منبع کمیاب بین مصارف مختلف در منطقه سیستان ضروری به نظر می رسد، که برنامه ایی جهت تحقق این هدف پایه ریزی شود در منطقه موردمطالعه و داخل کشور تاکنون تحقیقی در مورد تخصیص بهینه آب با کاربرد الگوریتم پیشرفته فرا ابتکاری PSO جهت بهینه سازی مخازن چاه نیمه سیستان استفاده نگردیده است. از این رو در پژوهش حاضر سعی گردیده است که تخصیص بهینه منابع آب مخازن چاه نیمه سیستان تحت سه سناریوهای مدیریتی (سناریوی تثبیت ریزگردها، توسعه کشاورزی و انتقال خط لوله دوم آب شرب از مخازن چاه نیمه به شهرستان زاهدان) با استفاده از تکنیک فرا ابتکاری ازدحام ذرات (PSO) موردبررسی قرارگرفته است.
    مواد و روش ها
    روش بهینه سازی انبوه ذرات یا به اختصار بهینه سازی انبوه (PSO) یک الگوریتم بهینه سازی تصادفی بر اساس جمعیت است که از شبیه سازی رفتار اجتماعی گروه پرندگان الهام گرفته شده است. در الگوریتم بهینه سازی انبوه ذرات، موجوداتی وجود دارند که آن ها ذره نامیده می شوند و در فضای جستجوی تابعی که قصد کمینه کردن (یا بهینه کردن) مقدار آن می باشد، پخش شده اند. هر ذره مقدار تابع هدف را در موقعیتی از فضا که در آن قرارگرفته است ،محاسبه می کند. در این پژوهش از الگوریتم مذکور جهت تخصیص بهینه منابع آب استفاده گردید. تابع هدف در این پژوهش بهینه سازی و حداکثر سازی میزان تامین آب می باشد. همچنین قیود مربوطه به تابع هدف، قیود سیستماتیک، قیود و محدودیت های الگوریتم (PSO) و قیود و محدودیت های مخازن در منطقه مورد می باشد.
    یافته ها
    بر اساس نتایج به دست آمده، مقدار بهینه رهاسازی شده در سال 1364 (سال اول) 39/25 میلیون مترمکعب با میزان تقاضای 31/98 میلیون مترمکعب بوده که مقدار 91/72 میلیون مترمکعب تامین نیاز انجام نشده است. مقایسه چهار سال پایانی نشان می دهد که در سال 29 عدم تامین نیاز کمتری نسبت به سه سال بعدی خود داشته است. سناریوی تثبیت ریزگردها در منطقه موردمطالعه به عنوان یک پروژه اجرایی جدی مطرح بوده که نتایج اجرای این سناریو نشان داد که کاربرد الگوریتم مورداستفاده می تواند تخصیص بهینه منابع آب را به خوبی انجام داده و موردتوجه قرار گیرد. با توجه به نتایج به دست آمده پیشنهاد می گردد که مدلسازی های فرا ابتکاری می تواند تخصیص بهینه کاملتری با حداقل خطا در تابع هدف را بدست دهد.

    کلید واژگان: تخصیص بهینه، چاه نیمه سیستان، آب و خاک، سناریوی تثبیت ریزگردها، الگوریتم ازدحام ذرات
    Javad Shahraki, Ali Sardar Shahraki, Safiyeh Nouri
    Background and objectives
    Due to the limited surface water resources and reservoir capacity of dams, scientific management and optimal utilization policy of reservoirs is essential and vital in meeting the water requirements. Considering the importance and utilization of water resources and the optimal allocation of this scarce resource among different uses in the Sistan region, it seems necessary to establish a plan to achieve this goal. In the studied area and in the country, so far, an investigation into the optimal allocation of water with the application of advanced PSO algorithm for optimization of semi-Sistan reservoirs has not been used. Therefore, in the present study, the optimal allocation of water resources in the Chah-Nimeh reservoirs under three management scenarios (scenario of stabilization of micro-organisms, agricultural development and transfer of second drinking water from reservoirs to the district of Zahedan) using the metamorphic technique of congestion Particles (PSO) have been investigated.
    Materials and Methods
    particle swarm optimization method or abbreviated mass optimization (PSO) is a population based stochastic optimization algorithm that simulates the social behavior of birds Group is inspired. In the mass optimization algorithm of particles, there are organisms that they are called particle and are spilled in the search space of a function that is intended to minimize (or optimize) its value. Each particle calculates the value of the target function in the position of the space in which it is located. In this research, the algorithm was used to allocate optimal water resources. The objective function in this research is to optimize and maximize the amount of water supply. Also, the constraints are related to the objective function, the systematic constraints, the constraints and limitations of the algorithm and the constraints and limitations of the reservoirs in the region.
    Results
    According to the results, the optimum release rate in 1995 (first year) was 39.35 million cubic meters, with the demand of 98.31 million cubic meters, which did not meet the required amount of 72.91 million cubic meters. The comparison of the last four years shows that in the year 29, lack of supply was less than the next three years. The scenario of stabilization of the microstats in the study area was considered as a serious project. The results of this scenario showed that the application of the algorithm used can properly optimize the allocation of water resources. According to the results, it is suggested that ultra-modern modeling can achieve more optimal allocation with the minimum error in the target function.
    Keywords: Optimal Allocation, Chah-Nime Reservoirs, Water, Soil Management Scenarios, Particle Swarm Algorithm
  • محدثه کاووسی، عباس خاشعی سیوکی *، محسن پوررضا بیلندی، محمدحسین نجفی
    بهینه سازی شبکه پایش در منابع آب، یک فرایند تصمیم گیری به منظور داشتن بهترین ترکیب برای ایستگاه های موجود است. در تحقیق حاضر از الگوریتم بهینه سازی ازدحام ذرات PSO به منظور تعیین تعداد و موقعیت بهینه چاه های مشاهداتی استفاده شده است. ابتدا، با استفاده از مدل حداقل مربعات ماشین بردار پشتیبان و با پارامتر های ورودی مختصات جغرافیایی، تبخیر، بارندگی دو ماه قبل، تراز سطح زمین و سطح ایستابی یک ماه قبل با تابع کرنل RBF سطح آب زیرزمینی شبیه سازی شد و تعداد 42 چاه مشاهده ای بهینه به دست آمد. سپس، با ارتباط مدل LSSVM و مدل PSO موقعیت مناسب چاه های مشاهده ای تحت دو سناریو تعیین شد. در سناریوی نخست موقعیت تعداد چاه های مشاهده ای ثابت 42 حلقه تعیین شده و در سناریوی دوم تعداد و موقعیت پیزومترها متغیر در نظر گرفته شد. نتایج نشان داد با توجه به اینکه تابع هدف کمینه سازی اختلاف حد مشاهداتی و حد شبیه سازی است، در سناریوی نخست کمترین میزان اختلاف در تکرار 180 با مقدار تابع هدف 9865/0 ارزیابی شد. نتایج به دست آمده از سناریوی دوم نشان می دهد تعداد چاه های مشاهده ای برابر 28 حلقه به دست آمد که بیان کننده کاهش 55 درصدی تعداد پیزومترها نسبت به حالت اولیه است. در هر دو سناریو پراکندگی نقاط در قسمت های جنوبی به علت زیادشدن شیب هیدرولیکی آبخوان بیشتر شده و در قسمت های شمالی کمتر است. در این سناریو کمترین میزان خطا در تکرار 338 با تابع هدف 9145/0 به دست آمد. این بهینه سازی درجه اهمیت و برتری سناریوی دوم را نسبت به سناریوی نخست نشان می دهد.
    کلید واژگان: الگوریتم ازدحام ذرات، پایش منابع آب، سطح آب زیرزمینی، بهینه‏ سازی
    Mohadese Kavusi, Abbas Khashei Siuki *, Mohsen Porreza, Bilondi, Mohammad Hossein Najafi
    Monitoring network optimization in water resources, a decision-making process is available for having the best combination in between stations. The study of particle swarm algorithm or PSO algorithm were used for determination of the location and number of network observation wells. The first using the least squares support vector machine model and input parameters coordinates, evaporation, precipitation last two months, one month before groundwater table with RBF kernel function was simulated groundwater table. Then the link LSSVM models and PSO model proper location well under two scenarios were determined. In the first scenario was to determine the location of fixed piezometers 42. In the second scenario was considered as a variable number of piezometers. The results of this study showed, Given that our objective function is to minimize the difference between the observed and the simulated, in the first scenario is the least amount of difference in repeat 280 with the objective function 0.9865. The results of the second scenario shows that the number was 28 piezometers Which represents a decrease of 55 percent compared to the initial state is the number of piezometers. In both scenarios, the distribution of points in the southern parts has increased due to the increase in the hydraulic slope and has decreased in the northern parts. In this scenario, the lowest error was repeated 338 with the aim of 0.9145. This optimization at various stages with several stages of trial and error, show the degree of importance and superiority of the latter scenario than the first scenario.
    Keywords: Groundwater Table, monitoring, particle swarm algorithm, Optimization
  • سید فرهاد موسوی، حمیدرضا وزیری، حجت کرمی، امید هادیانی
    بهره برداری از مخازن سدها یکی از مسائل مهم در زمینه مدیریت منابع آب می باشد. در این تحقیق، الگوریتم جستجوی کلاغ برای نخستین بار برای بهره برداری از مخازن سدها استفاده شده است. همچنین، نتایج مربوط به بهره برداری سیستم تک- مخزنه سد شهید رجایی در استان مازندران، جهت تامین نیازهای پایین دست سد، با الگوریتم های تکاملی ازدحام ذرات و ژنتیک مقایسه گردید. برای انتخاب روش برتر، از شاخص های اعتمادپذیری زمانی، اعتمادپذیری حجمی، آسیب پذیری و بازگشت پذیری و مدل تصمیم گیری چندمعیاره نیز استفاده گردید. نتایج نشان داد که الگوریتم جستجوی کلاغ دارای پاسخی نزدیک به پاسخ بهینه مطلق مسئله است. به گونه ای که میانگین پاسخ ها در الگوریتم های جستجوی کلاغ، ازدحام ذرات و ژنتیک به ترتیب 99، 75 و 61 درصد پاسخ بهینه مطلق است. همچنین، الگوریتم جستجوی کلاغ، به جز از لحاظ شاخص اعتمادپذیری زمانی، در بقیه شاخص ها دارای عملکرد بهتری نسبت به الگوریتم های ژنتیک و ازدحام ذرات می باشد. ضریب تغییرات پاسخ های به دست آمده توسط الگوریتم جستجوی کلاغ نسبت به الگوریتم های ژنتیک و ازدحام ذرات به ترتیب به میزان 16 و 14 برابر کوچک تر می باشد. مدل تصمیم گیری چندمعیاره مشخص نمود که الگوریتم جستجوی کلاغ دارای رتبه یک نسبت به دو الگوریتم دیگر در حل مسئله بهره برداری از مخزن سد شهید رجایی می باشد.
    کلید واژگان: الگوریتم های تکاملی، مدیریت منابع آب، الگوریتم ژنتیک، الگوریتم ازدحام ذرات
    S. F. Mousavi, H. R. Vaziri, H. Karami, O. Hadiani
    Exploitation of dam reservoirs is one of the major problems in the management of water resources. In this research, Crow Search Algorithm (CSA) was used for the first time to manage the operation of reservoirs. Also, the results related to the exploitation of the single-reservoir system of Shahid-Rajaei dam, located in Mazandaran province, northern Iran, which meets the downstream water demands, were compared to those obtained by applying the Particle Swarm and Genetic algorithms. Time reliability, volume reliability, vulnerability and reversibility indices, and a multi-criteria decision-making model were used to select the best algorithm. The results showed that the CSA obtained results close to the problem’s absolute optimal response, such that the average responses in the Crow, Particle Swarm and Genetic Algorithms were 99, 75 and 61 percent of the absolute optimal response, respectively. Besides, except for the time reliability index, the CSA had a better performance in the rest of the indices, as compared to Particle Swarm and Genetic Algorithms. The coefficient of variation of the obtained responses by CSA was 14 and 16 times smaller than the Genetic and Particle Swarm Algorithms, respectively. The multi-criteria decision-making model revealed that the CSA was ranked first, as compared to the other two algorithms, in the Shahid-Rajaei Reservoir's operation problem.
    Keywords: Evolutionary algorithms, Water resources management, Genetic Algorithm, Particle Swarm Algorithm
  • بابک محمدی*، سید مصطفی بی آزار، اسماعیل اسدی
    آب زیرزمینی و مدیریت منابع آب نقش کلیدی در پایداری منابع آب در نواحی خشک و نیمه خشک ایفا می کند. پیش بینی تراز آب زیرزمینی به منظور مدیریت و برنامه ریزی منابع آب، بسیار مهم است. در این تحقیق از مدل های شبکه عصبی مصنوعی و مدل شبکه عصبی مصنوعی مبتنی بر الگوریتم ازدحام ذرات برای تخمین تراز آب زیرزمینی دشت اردبیل استفاده شده است. داده های مورد استفاده شامل تراز سطح ایستابی طی یک دوره آماری 1351 تا 1390 بوده است. ورودی مدل ها در این مطالعه تراز سطح ایستابی در ماه های مختلف بوده است. برای بررسی نتایج دو مدل مذکور از معیارهای ارزیابی مجذور میانیگن مربعات خطا، ضریب همبستگی و ضریب نش -ساتکیف استفاده شده است. در نهایت نتایج حاکی از عملکرد بهتر مدل شبکه عصبی مصنوعی-ازدحام ذرات بوده است. نتایج مجذور میانگین مربعات خطای مدل برتر در فصل بهار، تابستان، پاییز و زمستان به ترتیب برابر با 467/0، 507/0، 309/0، 386/0 بوده است. این نتایج نشان می دهد که ساختار هیبریدی شبکه در بخش آموزش باعث افزایش دقت مدل شده است. بنابراین از مدل مذکور می توان در تخمین تراز سطح ایستابی دشت اردبیل با دقت قابل قبول استفاده کرد.
    کلید واژگان: الگوریتم ازدحام ذرات، تراز آب زیرزمینی، دشت اردبیل، شبکه عصبی مصنوعی
    Babak Mohammadi *, Seyed Mustafa Biazar, Esmaeil Asadi
    Groundwater and water resource management play key roles in water resource sustainability in arid and semi-arid areas. Forecasting groundwater level is very important for water resource management and planning. In this study, an artificial neural network and a particle swarm algorithm based on artificial neural network models have been used to estimate groundwater level in the Ardebil plain. Water table level data for the 1972 -2011 period was used as our data in this study. Model inputs were water table level of various months. Results of both models were evaluated by root-mean-square error, the correlation coefficient and Nash-Sutcliffe coefficient. Results showed the performance of the particle swarm algorithm based on artificial neural network models to be superior. Root-mean-square error results for the particle swarm algorithm model in spring, summer, autumn and winter were 0.476, 0.507, 0.309, and 0.386 respectively. These results show that the hybrid structure of the network in training leads to increased accuracy. Thus, the particle swarm algorithm based on artificial neural network models can be used to estimate groundwater level in the Ardebil plain with acceptable accuracy.
    Keywords: Particle Swarm algorithm, Groundwater level, Ardabil plain, Artificial neural network
نمایش نتایج بیشتر...
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