فهرست مطالب

فناوری های پیشرفته در بهره وری آب - سال دوم شماره 2 (تابستان 1401)

نشریه فناوری های پیشرفته در بهره وری آب
سال دوم شماره 2 (تابستان 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/06/07
  • تعداد عناوین: 6
|
  • حسن ترابی پوده*، سیمین خسروی صفحات 1-13

    حوضه ی آبریز کارون بزرگ به عنوان تآمین کننده ی بخش مهمی از انرژی برقابی کشور، حایز اهمیت فراوان است. در این پژوهش اثرات توسعه ی حوضه ی آبریز کارون بزرگ بر تولید انرژی برقابی این حوضه مورد بررسی قرار گرفته است. به این منظور با توجه به زمان بندی پروژه های اجرایی توسعه ی منابع آب درحوضه ی مورد بررسی، مدل منابع، مصارف و مخازن حوضه، تحت 11سناریو در سه افق زمانی شرایط موجود، افق زمانی 1404و افق زمانی 1420 با در نظر گرفتن ترکیب های گوناگون از منابع و مصارف آب حوضه درمحیط نرم افزار ویپ تهیه گردید، و سپس با توجه به نتایج حاصل از اجرای مدل تهیه شده، انرژی برقابی اولیه تولید شده در محیط نرم افزار اکسل محاسبه گردید، و نتایج آن مورد بررسی و تحلیل قرار گرفت. نتایج حاصل از این پژوهش نشان دهنده ی کمبود قابل ملاحظه ی انرژی برقابی اولیه تولید شده در نیروگاه های حوضه در مقایسه با نیاز انرژی، در هر سه افق زمانی مورد بررسی و در نتیجه عدم توانایی منابع آب حوضه جهت توسعه ی بیشتر و اثرات قابل توجه طرح های انتقال بین حوضه ای آب بر میزان تولید انرژی برقابی است.

    کلیدواژگان: انتقال بین حوضه ای آب، انرژی برقابی، حوضه ی آبریز کارون بزرگ، مدل ویپ، مطالعه ی یکپارچه منابع آب
  • محمدحسین جهانگیر*، محمد شرفی صفحات 14-27

    در حال حاضر روش های متنوعی برای استحصال انرژی و تولید برق از انرژی امواج وجود دارد که یکی از ساده ترین و کاربردی ترین روش ها استفاده از ستون نوسانی آب (OWC) می باشد. ستون نوسانی آب مطالعه ما بر روی OWC دارای محفظه با دیوار جلویی است که جهت گیری آن در مقابل جهت جریان بوده است.در این پژوهش یک مطالعه عددی دو بعدی در مورد بهینه سازی هندسی یک مبدل انرژی امواج اقیانوسی (WEC) به انرژی الکتریکی ارایه می شود که عامل اصلی آن OWC است. برای انجام این کار، پارامتر هندسی طول محفظه OWC بهینه می شد، درحالی که پارامترهای دیگر (نسبت ارتفاع به طول) ، ثابت نگه داشته شد.در این مطالعه یک موج منظم با ابعاد در مقیاس آزمایشگاهی درنظرگرفته شد. جهت تعیین پارامتر بهینه مبدل انرژی بر اساس پارامترهای محیطی (عمق آب، پریود موج و ارتفاع)، ابتدا با به کارگیری الگوریتم فراابتکاریPSO و کدنویسی در نرم افزارMATLAB اقدام به ایجاد الگوریتمی برای بررسی و ارایه بهینه ترین محفظه برای امواج با پارامترهای متنوع و در اعماق مختلف کردیم. نتایج حاصل از این پژوهش بیانگر پاسخ های بسیار مناسب الگوریتم PSO پیشنهاد شده، جهت تعیین پارامتر محفظه بهینه کارگذاری مبدل انرژی نوسانگر امواج در مقایسه با سایر الگوریتم ها بوده است علاوه بر این، بر اساس طراحی ابعاد صفحه مبدل و مطالعه موردی انجام شده، ضریب عملکرد مبدل طراحی شده در حالت بهینه بدست آمده برابر با 54% است، که افزایش آن در مقایسه با پیشینه تحقیقات، خود تاییدی بر نتایج حاصله از تعیین حالت بهینه توسط الگوریتم ارایه شده بوده است.

    کلیدواژگان: مبدل انرژی امواج، OWC، بهینه سازی هندسی، الگوریتم PSO
  • نسیم کمالی، بهمن فرهادی بانسوله* صفحات 28-45

    تبخیروتعرق یکی از مهمترین پارامترها برای برنامه ریزی منابع آب در بخش کشاورزی می باشد که دارای تغییرات زمانی و مکانی می باشد. الگوریتم های برآورد تبخیر و تعرق مبتنی بر سنجش از دور در مطالعات متعددی استفاده شده-است. با استفاده از تصاویر ماهواره ای مودیس می توان تبخیر و تعرق را به صورت روزانه و در پیکسل های 1000 متری برآورد نمود حال آنکه می توان با استفاده از تصاویر لندست 8 مقدار این پارامتر را هر 16 روز یکبار در پیکسل های 100 متری برآورد نمود. روش های متعددی جهت تلفیق تصاویر با تفکیک پذیری مکانی پایین (مثل مودیس) و متوسط (مثل لندست 8) به منظور برآورد تبخیر و تعرق به صورت روزانه و در پیکسل های کوچکتر ارایه شده است. ریز مقیاس-سازی تصاویر یکی از این روش ها می باشد که در این مطالعه در سطح یکی از دشت های استان کرمانشاه مورد ارزیابی قرار گرفته است. برای این منظور تبخیر و تعرق واقعی در سطح منطقه مورد مطالعه در تابستان 1393 با استفاده از الگوریتم سبال و بر اساس 6 تصویر ماهواره ای لندست 8 و مودیس برآورد گردید. هر چند روش های متعددی برای ریزمقیاس سازی تبخیر و تعرق برآورد شده بر اساس تصاویر مودیس وجود دارد، در این مطالعه از دو روش ریز مقیاس-سازی ساده (نسبت و تفریق) برای تبدیل به مقیاس تصاویر لندست 8 استفاده شد. نتایج به صورت گرافیکی و آماری مورد مقایسه قرار گرفت. با توجه به اینکه در منطقه مورد مطالعه کاربری های متعدد با سطح کوچک و به صورت مختلط وجود دارد نتایج به دست آمده با روش های ریزمقیاس سازی از دقت قابل قبولی برخوردار نبودند.

    کلیدواژگان: دمای سطحی، سبال، سنجش از دور، ماهیدشت
  • سارا بنی نعیمه*، حسن لشکری، محمدجواد نصر اصفهانی صفحات 46-60

    تنوع منشا بارش در نقاط مختلف ایران به همراه شرایط عرض جغرافیایی، دوری و نزدیکی به منابع رطوبت وغیره سبب می گردد رفتارهای بارش مانند شدت و تداوم نیز دارای تغییرات زمانی و مکانی باشند. با استفاده از روش های آماری و داده های دبی رودخانه دز سیل های سهمگین این رودخانه برای شناسایی عوامل موثر در ایجاد آنها استخراج گردید. اطلاعات تمام ترازهای جوی موثر با استفاده از نقشه های گویا و مناسب بصورت ترکیبی مورد تحلیل قرار گرفته و ویژگی های همدیدی و ترمودینامیکی بارش های ابر سنگین حوضه آبریز دز بررسی و الگوهای همدیدی منجر به طولانی شدن دوام سامانه ها بر روی حوضه آبریز و تاثیر آن بر دبی جریانات شناسایی و ارایه گردید. هدف تحقیق شناسایی الگو یا الگوهای سامانه های بارشی بادوام در حوضه رودخانه دز بوده است. نتایج بررسی نشان داد وجود یک فرود عمیق در شرق دریای مدیترانه باعث ریزش هوای سرد اروپا در غرب این ناوه و همچنین انتقال رطوبت از دریای عرب و خلیج فارس در شرق آن شده است و شرایط ایجاد یک صعود از مهمترین عناصر الگوی بارش سنگین و بادوام در حوضه می باشند. برنامه ریزی منابع آب، پیشگیری و اطلاع رسانی به موقع وکنترل و مهار سیلاب از نتایجی که می توان از این تحقیق انتظار داشت

    کلیدواژگان: بارش سنگین، همدیدی، حوضه دز، سیل
  • جلال جلیلی*، حمید زارع ابیانه، میثم پالاش، خلیل جلیلی صفحات 61-76
    به منظور بررسی تاثیر خاک پوش های مختلف بر صفات رویشی نهال انگور و مقایسه آن ها در دو سیستم آبیاری قطره ای و فتیله ای کاپیلاری، آزمایشی در قالب بلوک های کامل تصادفی با سه تکرار اجرا شد. در کرت های اصلی روش آبیاری شامل قطره ای و فتیله ای کاپیلاری و در کرت های فرعی انواع مالچ ها شامل مالچ پلاستیکی، بدون مالچ، مالچ ماسه ای-کلش و مالچ کلشی مورد ارزیابی قرار گرفتند. نتایج نشان داد روش آبیاری، اثر معنی داری در سطح یک درصد بر صفات قطر یقه، ارتفاع نهال، تعداد شاخه، سطح سایه انداز و تعداد برگ داشت. اثر مالچ نیز بر صفات تعداد شاخه، طول شاخه، سطح سایه انداز و تعداد برگ در سطح یک درصد و در صفات قطر یقه و ارتفاع نهال در سطح پنج درصد معنی دار بود. بیشترین میزان ارتفاع نهال، طول شاخه، سطح سایه انداز و تعداد برگ در روش آبیاری قطره ای با خاک پوش پلاستیکی مشاهده شد، هم چنین کمترین میزان صفات مذکور در روش آبیاری قطره ای و بدون خاک پوش مشاهده گردید. نتایج مقایسه میانگین نشان داد در سیستم آبیاری فتیله ای کاپیلاری استفاده از خاک پوش در عملکرد صفات رویشی مورد بررسی اثرات معنی داری نداشت و در روش آبیاری قطره ای استفاده از خاک پوش پلاستیکی شفاف نسبت به تیمار بدون خاک پوش سبب افزایش عملکرد صفات قطر یقه، ارتفاع نهال، تعداد شاخه، طول شاخه، سطح سایه انداز و تعداد برگ به ترتیب به میزان 27/32، 56/47، 40، 61/68، 36/62 و 18/61 درصد شد. نتایج تحقیق نشان داد در روش آبیاری فتیله ای کاپیلاری نیازی به استفاده از مالچ نیست و در صورت انجام آبیاری به روش قطره ای استفاده از مالچ پلاستیکی شفاف توصیه می گردد.
    کلیدواژگان: خاک پوش، آبیاری فتیله ای کاپیلاری، نهال انگور، آبیاری قطره ای
  • کامران محمدی* صفحات 77-96
    الگوریتم های هوشمند توانایی مهندسان در تحلیل و مدل سازی پدیده های هیدرولیکی پیچیده را به مقدار بسیار زیادی افزایش داده اند. از آن جمله، تحلیل جریان های میرا می باشد که بخش مهمی از هیدرولیک مجاری تحت فشار را به خود اختصاص می دهند. با گذشت زمان، خطوط لوله دچار نشت می گردد. از سویی یکی از مهمترین خصوصیات جریان های میرا، میزان افت در نوسانات فشاری می باشد که با وجود نشت از جداره لوله تشدید خواهد شد. در این تحقیق سعی بر آن است تا با استفاده از الگوریتم های هوشمند نظیر شبکه عصبی مصنوعی (ANN)، الگوریتم ژنتیک (GA) و برنامه ریزی بیان ژن (GP)، میزان افت امواج فشاری عبوری از روزنه نشت در جدار لوله (HLPW) تعیین و کاربرد آن با تحلیل هیدرولیکی مقایسه گردد. بنابراین ابتدا به کمک آنالیز ابعادی، پارامترهای موثر بر (HLPW) مشخص و سپس در مجموع تعداد 120 آزمایش با 6 دبی، 5 قطر نشت و 4 محل نشت که بر روی لوله پلی اتیلن به قطر نامی 63 میلیمتر و به طول 47 متر به انجام رسیده بود برای انجام تحقیق انتخاب شد. نتایج نشان داد مدل ANN بهترین عملکرد را در بین الگوریتم های هوشمند برای تخمین و محاسبه (HLPW) دارد. همچنین، به ترتیب مدل های ANN، GEP، ITA و GA با 2R برابر 987/0، 905/0، 891/0 و 721/0 دارای بهترین عملکرد در تخمین (HLPW) می باشند. به صورت کلی برخی الگوریتم های هوشمند در تخمین پارامتر (HLPW) از تحلیل گر هیدرولیکی موجود توانمندتر بوده و لذا استفاده از آنها هم به لحاظ کاهش زمان و هم از جهت افزایش دقت محاسبات توصیه می گردد.
    کلیدواژگان: شبکه عصبی مصنوعی، الگوریتم ژنتیک، برنامه ریزی بیان ژن، افت نوسانات فشاری، نشت
|
  • Hasan Torabi Poodeh *, Simin Khosravi Pages 1-13
    Introduction

    Karun Bozorg Catchment is very important, as a supplier of important part of hydropower energy of country.

    Methods

    In this research is studied, impacts of Karun Bozorg Catchment development on production of hydropower energy of the catchment. For this purpose, according to schedule of performance of projects of water resources development of the catchment and to take into view various combinations of resources and demands of water of the catchment, under of 11 scenarios at three time horizon: existing conditions, time horizon of 2026 and time horizon of 2042, prepared by Weap model, resources, demands and reservoirs model of the Catchment, and then according to results of implementation of the model, Calculated by Excel software, primary hydropower energy produced in hydropower plants of the catchment, and the results was reviewed and analyzed.

    Conclusion

    The results of this study show, substantially shortage of primary hydropower energy produced in hydropower plants of the catchment in Compared with energy need, in all three periods studied, and as a result, inability of water resources of the Catchment for futher development and significant effects of water inter-basin transfer projects on production rate of hydropower energy.

    Keywords: Development of catchment, Hydropower energy, Karun Bozorg Catchment, Water inter-basin transfer, WEAP Model
  • Mohammad Hossein Jahangir *, Mohammad Sharafi Pages 14-27

    There are currently various methods for extracting energy and generating electricity from wave energy, one of the simplest and most practical methods is the use of water oscillating column (OWC). The water oscillating column of our study on the OWC has a chamber with a front wall that is oriented against the direction of the current. In this research, a two-dimensional numerical study on the geometric optimization of an ocean wave energy converter (WEC) to electrical energy is presented. The main factor is OWC. To do this, the geometric parameter of the OWC chamber length was optimized, while the other parameters (height to length ratio) were kept constant. In this study, a regular wave with dimensions on a laboratory scale was considered. To determine the optimal energy converter parameter based on environmental parameters (water depth, wave period and altitude), first by using PSO meta-innovation algorithm and coding in MATLAB software to create an algorithm to study and present the most optimal parameters And we did it at different depths. The results of this study indicate the very appropriate answers of the proposed PSO algorithm to determine the parameter of the optimal operating chamber of the wave oscillator energy converter in comparison with other algorithms. The performance of the designed converter in the obtained optimal state is equal to 54%, which increase in comparison with the research background is a self-confirmation of the results obtained from the determination of the optimal state by the proposed algorithm.

    Keywords: Wave energy converter, OWC, Geometric Optimization, PSO
  • Nasim Kamali, Bahman Farhadi Bansouleh * Pages 28-45

    Evapotranspiration (ET) is one of the most important parameters in agricultural water management which has spatial and temporal variations. Remote sensing-based algorithms of ET estimation have been applied in several studies. Using MODIS satellite images ET can be estimated on a daily basis at the pixel size of 1000 meters while using Landsat 8 images can be estimated every 16 days in the pixel size of 100 meters. Various methods are available for combining satellite images with low (such as MODIS) and medium (such as Landsat 8) spatial resolution to estimate evapotranspiration on a daily basis in the lower pixel size. Downscaling is one of these methods which was evaluated in this study is one of the plains in Kermanshah province. For this purpose, the actual ET over the study area was calculated during the summer of 2014 using the SEBAL algorithm based on six satellite images of Landsat 8 and MODIS. Although there are several methods for downscaling the estimated evapotranspiration based on MODIS images, in this study two simple downscaling methods (ratio and subtraction). were used to convert the Landsat 8 image scale. Results of downscaled images of MODIS were compared with the results of Landsat 8 images graphically and statistically. Given the fact of small size and mixed land use types in the study area results of downscaling methods were not acceptable.

    Keywords: Land Surface Temperature, Mahidasht, Remote Sensing, SEBAL
  • Sara Bani Naimeh *, Hassan Lashkari, Mohammad Javad Nasr Esfahani Pages 46-60

    Variation of rainfall origin in different parts of Iran along with latitude, distance and proximity to moisture sources, etc. causes rainfall behaviors such as intensity and continuity to have temporal and spatial changes .Using statistical methods and discharge data of Dez river, severe floods of this river were extracted to identify the effective factors in their creation.In this research, the information of all effective atmospheric levels has been analyzed using a combination of illustrative and appropriate maps.And Synoptic and thermodynamic properties of heavy cloud precipitation in Dez catchment At the same time, the synoptic patterns lead to the prolongation of the systems on the catchment And its effect on flow rate was identified and presented.The purpose of this study was to identify the pattern or patterns of durable rainfall systems in the Dez River Basin. There is a deep landing in the eastern Mediterranean that has caused the cold European air to fall in the west of the ship, as well as the transfer of moisture from the Arabian Sea and the Persian Gulf in the east. And the conditions for creating an ascent in the Dez River Basin are the most important elements of the pattern of heavy and durable rainfall in this basin. Water resources planning, prevention and timely information, and flood control and control are among the results that can be expected from this research.

    Keywords: Heavy rainfall, Synoptic, Dez Basin, Flood
  • Jalal Jalili *, Hamid Zare Abianeh, Meisam Palash, Khalil Jalili Pages 61-76
    In the investigation of the effect of different mulches on the vegetative characteristics of grape seedlings and comparing them in drip and capillary irrigation systems, an experiment was conducted in the form of randomized complete blocks with three replications. In the main plots, drip and capillary irrigation methods were evaluated, and in the subplots, types of mulches including plastic, no mulch, sand-stubble, and stubble mulch were evaluated. Based on the results of the irrigation method, had a significant effect at the level of 1% on the collar diameter, seedling height, branches number, shading area, and leaves a number. The effect of mulch was also significant on the branches number, branches length, shading area and leaves number at the level of 1%. The highest seedling height, branch length, shade area, and leaf number were observed in the drip irrigation with plastic mulch, and the lowest amount of the mentioned traits were observed in the drip irrigation and no mulching. Based on the average comparison, in capillary irrigation, the application of mulch had no significant effects on the performance of vegetative traits, and in drip irrigation, the use of plastic mulch compared to the no mulch method Caused an Increase in the performance of collar diameter, seedling height, branches number, branches length, shading area and leaves number by 32.27, 47.56, 40, 68.61, 62.36 and 61.18%, respectively. Based on the results, there is no need to use mulch in capillary irrigation, and it is recommended to use transparent plastic mulch in drip irrigation.
    Keywords: Mulch, capillary wick Irrigation, Drip Irrigation. grape seedling
  • Kamran Mohammadi * Pages 77-96
    Intelligent algorithms, have greatly enhanced the ability of engineers to analyze and model complex hydraulic phenomena. Among them is the analysis of transient flow, which are always an important part of hydraulic pressurized pipelines .over time, the pipelines will , leak, and so on. one of the most important characteristics of transient flow is the rate of losses in pressure waves, which will be exacerbated by leakage from the pipe wall. In this research, using intelligent algorithms such as artificial neural network (ANN), genetic algorithm (GA) and gene expression programming (GP), the rate of pressure losses passes the leak hole in the pipe wall (HLPW) to be determined and its application to be compared with hydraulic analysis. Therefore, first, with the help of dimensional analysis, the effective parameters on (HLPW) were determined and then a total of 120 experiments with 6 discharges, 5 leak diameters and 4 leak locations on a polyethylene pipe with a nominal diameter of 63 mm and a length of 47 m was considered for research. The results showed that the ANN model has the best performance among intelligent algorithms to estimate and calculate (HLPW). Also, ANN, GEP, ITA and GA models with R2 equal to 0.987, 0.905, 0.891 and 0.721, respectively, have the best performance in estimation of (HLPW). In general, for estimation of (HLPW) some intelligent algorithms are more powerful than the existing hydraulic analyzer. Therefore, their use is recommended in both terms of reducing time and increasing the accuracy of calculations.
    Keywords: Artificial neural network (ANN), Genetic Algorithm (GA), Gene expression programming (GEP), Pressure wave losses, Leakage