simulation-optimization
در نشریات گروه کشاورزی-
بشریت به دلیل کمبود آب شیرین، پایین بودن کیفیت آن و افزایش تنش آبی در سراسر جهان در معرض تهدید است. مدیریت صحیح منابع آب برای حصول اطمینان از توسعه اجتماعی و اقتصادی پایدار در هر کشوری بسیار مهم است. به منظور حفظ منابع آب شیرین به صورت پایدار، باید از آنها به شیوه ای کارآمد و بدون به خطر انداختن نیازهای نسل آینده استفاده کرد. مطالعه حاضر به منظور مدیریت پایدار منابع آب زیرزمینی انجام شده است. بدین منظور چهار نشانگر آسیب پذیری، تاب آوری، قابلیت اطمینان و پایداری ترکیبی که هرکدام جنبه هایی از پایداری را در برمی گیرند به عنوان تابع هدف مسایل مدیریتی مورداستفاده قرار گرفته اند. با استفاده از مدل تلفیقی شبیه سازی - بهینه سازی آبخوان دشت نمدان و الگوریتم فراکاوشی جامعه مورچه ها، مدل تصمیم موردنیاز ایجاد شد. نتایج حاکی از اثربخشی چهار نشانگر آسیب پذیری، تاب آوری، قابلیت اطمینان و پایداری ترکیبی در افزایش سطح آب زیرزمینی و تغییرات مثبت بیلان بوده است؛ طوری که تغییرات ذخیره آبخوان تحت اجرای هر سناریو به ترتیب 7/11، 13، 3/12 و 4/12 میلیون مترمکعب شده است. باتوجه به نتایج کسب شده از چهار مسئله مدیریتی که در این مطالعه مورد تحلیل قرار گرفت، بیشترین اثرگذاری بر روی بهبود آبخوان با کاهش قابل توجه پمپاژ از چاه ها برآورده می شود و بایستی تمهیداتی در سطح آبخوان به منظور کاهش برداشت ها در نظر گرفته شود.
کلید واژگان: آب زیرزمینی، نشانگر پایداری، شبیه سازی-بهینه سازی، مدیریت پایدارHuman is under threat due to the shortage of fresh water, its deteriorating quality, and rising water stress around the world. Proper management of water resources is very important to ensure the sustainable social and economic development in any country in the world. In order to sustain freshwater resources, they must be used efficiently without compromising the needs of future generations. The present study was conducted to ensure the sustainable management of groundwater resources. For this purpose, four indicators of vulnerability, resilience, reliability, and combined stability, each of which includes aspects of sustainability, were used as the objective function of management issues. Using the combined simulation-optimization model of Namdan plain aquifer and the ant colony optimization algorithm, a decision model was created. The results indicate the effectiveness of four indicators of vulnerability, resilience, reliability and combined stability to increase groundwater level and positive changes of water storage. So that the aquifer storage change under each scenario was 11.7, 13, 12.3 and 12.4 million cubic meters, respectively. According to the results obtained from four management issues, analyzed in this study, the most important effect in improving the aquifer with a significant reduction in pumping from well while the such reduction should be measured at the aquifer level.
Keywords: Groundwater, Sustainability indicator, simulation-optimization, Sustainable management -
در این تحقیق برای نخستین بار یک مدل شبیه سازی-بهینه سازی بر پایه پویایی سیستم با نرم افزار Anylogic برای مدیریت تغذیه گرایی در مخازن سدها ارایه شده است. بدین منظور روابط عناصر مرتبط با تغذیه گرایی در لایه های مختلف سد کرخه و در ارتباط با هم در قالب یک مدل پویایی سیستم فرموله شدند. مقایسه نتایج مدل شبیه سازی تدوین شده با نتایج مدل های شبیه سازی CE-QUAL-W2 و Vensim در یک بازه زمانی یکساله نشان داد که مقدار ضریب همبستگی برای متغیرهای فسفات، آمونیوم، نیترات، اکسیژن محلول و کلروفیل آ بین دو مدل Anylogic و CE-QUAL-W2 به ترتیب برابر 89/0 ، 81/0 ، 78/0، 75/0 و 86/0 و مقدار این ضریب برای متغیرهای یاد شده بین نتایج دو مدل Anylogic و Vensim برابر با 98/0، 94/0، 90/0، 93/0 و 97/0 می باشند که همبستگی بالای بین نتایج مدل Anylogic را با دو مدل یاد شده نشان می دهد. سپس با ترکیب مدل شبیه سازی تدوین شده با مدل بهینه سازی بازپخت فلزات، یک مدل شبیه سازی-بهینه سازی برای تعیین مقادیر بهینه خروجی آب از مخزن، با لحاظ اهداف کمی و کیفی بدست آمد. در اینجا مقدار میانگین مربعات خطاها بین نتایج دو مدل برای لایه های پایینی، میانی و بالایی مخزن به ترتیب برابر با 004/0، 007/0 و 010/0 و مقدار ضریب همبستگی به ترتیب برابر با 91/0، 9/0 و 79/0 بودند که حکایت از نزدیک بودن نتایج دو مدل دارد. این درحالی است که زمان اجرای مدل SA-Anylogic به مراتب کم تر از مدل SA-CE_QUAL_W2 می باشد. بدین ترتیب مطالعه حاضر کارآیی مدل پیشنهادی را در مدیریت تغذیه گرایی مخازن سدها نشان داد.
کلید واژگان: تغذیه گرایی، شبیه سازی-بهینه سازی، پویایی سیستم، شبیه سازی بازپخت، مدل شبیه ساز AnylogicIn this research, for the first time, a simulation-optimization system dynamic-based model with Anylogic software for reservoir eutrophication management is presented. Thus, the relationships of the elements related to eutrophication were formulated in different layers of Karkheh Dam and in relation to each other in the system dynamics form. comparing the presented results with the results of the CE-QUAL-W2 and Vensim simulation models over a one-year period showed that the value of the correlation coefficient (𝑅2) for the variables phosphate, ammonium, nitrate, Dissolved oxygen and Chlorophyll-A between the two models of Anylogic and CE-QUAL-W2 is equal to 0.89, 0.81, 0.78, 0.75 and 0.86, respectively, and the value of this coefficient for the mentioned variables is equal between the two models of Anylogic and Vensim. With 0.98, 0.94, 0.90, 0.93 and 0.97, which shows the high correlation between the results of Anylogic model with the two mentioned models. Then, by combining the developed model in Anylogic environment with a simulated annealing optimization model, a simulation-optimization model was developed to determine the optimal values of water releases from different layers of reservoir in 15 years’ horizon considering the quantitative and qualitative objectives. Here, the RMSE between the results of the two models for the lower, middle and upper layers of the reservoir is 0.004, 0.007 and 0.010, respectively, and 𝑅2 is 0.91, 0.9 and 0.79. The results indicated that the results of the two models were similiar. This study showed the effectiveness of the proposed model in the management of dam eutrophication.
Keywords: Eutrophication, Simulation-Optimization, System Dynamic, Simulated Annealing, Anylogic Simulation Model -
مجله اکو هیدرولوژی، سال ششم شماره 1 (بهار 1398)، صص 137 -151تحلیل عدم قطعیت، مرحله ای جدانشدنی در فرایند مدل سازی های هیدرولوژی است. ارزیابی کمی عدم قطعیت در خروجی های مدل شبیه سازی و تخمین پارامترهای آن، موجب افزایش اطمینان در نتایج مدل سازی و شناخت درستی از منابع عدم قطعیت می شود. با توجه به رشد روزافزون کاربرد مدل های آب زیرزمینی در مدیریت و پیش بینی رفتار آبخوان ها، پژوهش حاضر به منظور تحلیل عدم قطعیت در شبیه سازی کمی-کیفی آبخوان و تاثیر آن در نتایج بهینه سازی انجام شد. با استفاده از مدل هیدرولوژیکی SWAT، میزان تغذیه مشخص شده و وارد مدل جریان آب زیرزمینی MODFLOW و مدل انتقال آلاینده MT3DMS شد. در تحقیق حاضر از الگوریتم DREAMzs که یکی از الگوریتم های مبتنی بر مونت کارلو (زنجیره مارکوف) است، به منظور بررسی عدم قطعیت پارامترهای مدل MODFLOW استفاده شد. در ادامه، با لینک کردن مدل با MOPSO میزان بهینه هد و شوری در آبخوان مد نظر به دست آمد. نتایج به دست آمده نشان داد میزان دقت در ورودی های مدل سبب مطلوبیت در نتایج با توجه به هدف تعیین شده که کاهش میزان افت آب است، شد.کلید واژگان: آب زیرزمینی، شبیه سازی- بهینه سازی، عدم قطعیت، PSOUncertainty analysis is an inseparable step in the process of hydrological modeling. Quantitative assessment of the uncertainty in the simulation model outputs and its parameters, thereby increasing confidence in the results of modeling and understanding of the sources of uncertainty. Due to the increasing use of groundwater management model and predict the behavior of the aquifer, this research is seeking to analyze the uncertainty in quantitate-qualitative aquifer simulation and its effect on optimization results. Using SWAT hydrologic model, the amount of recharge is specified and entered into MODFLOW groundwater flow model and MT3DMS transmission model. In this research, the DREAM(zs) algorithm (based on Monte Carlo Markov chain algorithms) was used to examine the uncertainty of MODFLOW model parameters. Then by linking the model with MOPSO, the optimum head and salinity are obtained in the aquifer. The results show that the accuracy of the inputs of the model leads to the desirability of the results in relation to the intended purpose of reducing the water table.Keywords: Simulation-optimization, Groundwater, PSO, Uncertainty
-
نشریه علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی)، سال نهم شماره 3 (پیاپی 33، پاییز 1384)، ص 13
در این پژوهش، شبیه سازی آبخوان دشت برخوار واقع در شمال شرق اصفهان، برای تخمین ضرایب هیدرودینامیک و تهیه مدل پیش بینی و مدیریتی آبخوان به منظور بررسی وضعیت سطح آب سفره در سال های آینده مورد بررسی قرار گرفته است. با بررسی وضعیت زمین شناسی دشت و لوگ چاه های موجود در دشت، مشخص شد که دشت برخوار شامل دو آبخوان تحت فشار و آزاد می باشد. با توجه به اطلاعات موجود که مربوط به آبخوان آزاد می شد، محدوده ای از این آبخوان برای مدل سازی ریاضی انتخاب گردید. با تقسیم منطقه به 4 واحد ژئوهیدروژئولوژیک و استفاده از PEST، از اجزای مدل MODFLOW، واسنجی مدل برای تخمین ضرایب K و Sy صورت گرفت. با استفاده از مدل واسنجی شده، وضعیت تراز آب سفره در سال های 1380-1390 با توجه به گزینه های مختلف مدیریتی بررسی شد. بررسی گزینه تاثیر روند بهره برداری کنونی بر روی سطح آب آبخوان در سال های آتی، بیانگر حداکثر افتی برابر با 48 متر می باشد. به منظور ارائه یک راه کار عملی برای بهبود وضعیت آبخوان، گزینه کنترل بهره برداری آبخوان با اعمال کاهش 30 درصد دبی تخلیه چاه های بهره برداری بررسی گردید. از مهم ترین نتایج اجرایی این راه کار می توان به کاهش افت 26 درصد اشاره نمود. با توسعه یک مدل بهینه سازی و اعمال محدودیت های لازم در نقاط بحرانی منطقه و هم چنین انتقال آب از دیگر نقاط منطقه روند افت آب در حد قابل قبولی)کمتر از 10 متر تا سال 1390) قابل کنترل به نظر می رسد. با به کارگیری مدل بهینه سازی روند افت در هر کدام از نقاط ماکزیمم افت منطقه مشخص کننده تغییر روند افزایشی افت و بهبود وضعیت آبخوان است.
کلید واژگان: شبیه سازی، بهینه سازی، ضرایب هیدرودینامیک، مدل مدیریتی آبخوانIn this study, the simulation of the BORKHAR plain aquifer located in north-east of Isfahan was done for the estimation of the hydrodynamic coefficients and for the preparation of the prediction and management model with the purpose of the study of the water table surface situation in the next years. The study of the geological situation of the plain and the report of the drilling of its exiting wells indicated that the BORKHAR plain has two kinds of aquifer: confined and unconfined. According to the field data related to the unconfined aquifer, a part of this aquifer was selected for the mathematical simulation. The calibration model for the estimation of the K and Sy. coefficients was done by dividing the plain into four geohydrologic units and by using the PEST, a module of the MODFLOW model. The situation of the water table level during 1380-1390 was studied according to the different management options by the calibration model. If the trend of the exploitation doesn’t change during the next ten years, we will confront with a maximum drop of 48 meters. As a practical way for preventing from this drop, it was suggested that the exploitation management reduce the 30 percent of the demand. One of the most important result of this will be the 26 percent reduction of the drop. By developing an optimization model and by imposing the necessary constraints on the critical regions, and transferring water from other parts, it seems that the trend of the drop will be controllable at a admissible level (less than 10 meters until 1390). Using the optimization model will make a change in the increasing trend of the drop and an improvement in the situation of the aquifer.
Keywords: Simulation - Optimization, Hydrodynamic coefficients, Aquifer management model
- 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.