فهرست مطالب

فناوری های پیشرفته در بهره وری آب - سال دوم شماره 3 (پاییز 1401)

نشریه فناوری های پیشرفته در بهره وری آب
سال دوم شماره 3 (پاییز 1401)

  • تاریخ انتشار: 1401/09/22
  • تعداد عناوین: 6
|
  • سعیده ناصری، جواد ظهیری*، احمد جعفری صفحات 1-14
    آبشستگی یک پدیده طبیعی است که در نتیجه عمل فرسایش دهنده جریان آب در آبراهه های آبرفتی رخ می دهد. این پدیده یک تهدید جدی برای پایداری سازه های واقع در مسیر جریان مانند پایه ی پل ها محسوب می شود. یکی از مهم ترین و موثرترین عوامل تخریب و شکست پل ها، آبشستگی اطراف پایه های پل و تکیه گاه ها می باشد. امروزه با پیشرفت علم و تکنولوژی، استفاده از سیستم های هوشمند کامپیوتری برای مدل سازی پدیده های پیچیده و غیرخطی از اهمیت روز افزونی برخوردار شده اند. در این تحقیق با استفاده از داده های واقعی، کارایی سیستم های هوش مصنوعی که شامل ترکیبی از شبکه عصبی پرسپترون چندلایه و الگوریتم ژنتیک بوده مورد بررسی قرار گرفته شده است. از میان مدل های با تعداد نرون های مخفی متفاوت، شبکه عصبی مصنوعی با سه نرون مخفی دارای کمترین خطا می باشد. مقایسه مقادیر نسبت اختلاف میان مدل عصبی-ژنتیک پیشنهادی و معادلات متداول موجود نشان می دهد که دقت مدل عصبی-ژنتیک از کارایی بالاتری در مقایسه با سایر معادلات برخوردار می باشد. جذر میانگین مربعات خطا در مدل پیشنهادی 51/0 محاسبه گردید در حالیکه این مقدار برای معادلات تجربی موجود بالای 89/0 محاسبه شد.
    کلیدواژگان: شکست پل، هوش مصنوعی، الگوریتم ژنتیک، شبکه عصبی پرسپترون چند لایه
  • سعید آزادی، مریم وفایی، حامد نوذری* صفحات 15-35

    بارندگی یکی از اجزای اساسی چرخه آب می باشد و به عنوان یکی از مهمترین مولفه های ورودی چرخه هیدورلوژیکی به شمار می رود. در تحقیق حاضر دقت الگوریتم هیبریدی شبیه سازی تبرید بر پایه ماشین بردار پشتیبان (SVM-SA) در شبیه سازی تغییرات بارندگی مورد ارزیابی قرار گرفت. به منظور واسنجی و صحت سنجی نتایج از آمار و اطلاعات بارندگی ایستگاه سینوپتیک گرگان طی دوره 40 ساله 1971 تا 2010 استفاده شد. در روند تحقیق ابتدا پارامتر های هواشناسی موثر بر مقدار بارندگی تعیین شد. سپس به منظور انتخاب پارامتر های ورودی به الگوریتم مورد نظر، با استفاده از نرم افزار SPSS مقدار ضریب همبستگی پیرسون بین پارامتر های هواشناسی در سطح معنی داری 99 اعمال گردید. نتایج ضریب همبستگی پیرسون نشان داد که از هشت پارامتر مورد نظر، پارامتر های ابرناکی، میانگین دمای حداکثر، فشار بخار آب، رطوبت نسبی حداکثر و نقطه شبنم بیشترین همبستگی معنی دار در سطح 99 درصد را با بارندگی دارند. بنابراین به عنوان پارامتر های ورودی برای پیش بینی پارامتر بارندگی در الگوریتم SVM-SA در نظر گرفته شد. بر اساس نتایج، با استفاده از 5 پارامتر هواشناسی مذکور، مقدار شاخص های RMSE، SE و R2 در بخش آموزش به ترتیب برابر با 6.02 میلی متر، 0.01 و 0.999 و در بخش آزمون مقدار این شاخص ها به ترتیب 18.72 میلی متر، 0.03 و 0.925 محاسبه گردید. نتایج نشان داد که روش ترکیبی SVM-SA می تواند در شبیه سازی تغییرات بارندگی در منطقه مورد مطالعه از دقت بالایی برخوردار باشد و این مدل را به عنوان الگوریتم هیبریدی جدید در حوزه علوم مهندسی می توان معرفی کرد.

    کلیدواژگان: بارش، شبیه سازی، ماشین بردار پشتیبان، هوش مصنوعی، هیبریدی شبیه سازی تبرید
  • سپیده امیری، علی اصغر میرک زاده* صفحات 36-53

    با توجه به بروز خشکسالی در کشور و استفاده بی رویه از منابع آب زیر زمینی در بخش کشاورزی، نصب کنتورهوشمند آب جهت استفاده بهینه از چاه های آب در دشت ماهیدشت ضروری به نظر می رسد. این پژوهش با هدف بررسی عوامل موثر بر پذیرش کنتورهای هوشمند در بین کشاورزان دشت ماهیدشت صورت گرفته است . در این پژوهش از روش پیمایشی استفاده شد . با استفاده از روش نمونه گیری خوشه ای تصادفی 185 کشاورز انتخاب گردید. روایی پرسشنامه به روش محتوایی و پایایی آن با محاسبه ضریب آلفای کرونباخ بررسی شد. تجزیه و تحلیل آمار توصیفی و استنباطی با نرم افزارهای آماری SPSS و AMOS انجام شد. یافته های حاصل از تحلیل مسیر نشان داد که متغیرهای سودمندی درک شد ه، آسانی استفاده درک شد ه و نگرش نسبت به استفاده از کنتور هوشمند تاثیر مثبت و معناداری بر تمایل به استفاده از کنتور دارد. همچنین نتایج نشان داد بین عوامل زمینه ای، سودمندی درک شد ه و نیز آسانی استفاده درک شد ه رابطه مثبت و معناداری وجود دارد. بر اساس نتایج کلی بدست آمده، نگرش کشاورزان بیشترین تاثیر را بر تمایل به استفاده از کنتور هوشمند و درنتیجه پذیرش آن داشته است لذا تغییر نگرش کشاورزان در رابطه با نقش کنتورهوشمند ضروری بنظر می رسد. بدین منظور، ارتباطات کشاورزان و تعاملات آن ها با کشاورزان نمونه و مراکز ترویج و خدمات کشاورزی می تواند تاثیر گذار باشد. نتایج تحقیق لزوم کاربرد مدل های پذیرش فناوری در معرفی تکنولوژی های آب محور به کشاورزان را تایید کرده است

    کلیدواژگان: کشاورزی پایدار، کنتورهوشمند، ماهیدشت، مدل پذیرش فناوری، مدیریت آب زیرزمینی
  • میثم پرواز*، سید وحید شاهویی صفحات 54-73

    افزایش جمعیت در کنار برداشت بی رویه از منابع آب زیرزمینی و سطحی موجب گردیده است تا کشور در شرایط بحران مدیریت آب قرار بگیرد. مجموع این شرایط میتواند وضعیت هیدرولوژیکی و فرایند های هیدرولوژیکی منابع تامین کننده آب را تحت تاثیر قرار دهند. یکی از روش های اساسی در مدیریت آب برآورد جریان رودخانه به عنوان عاملی اساسی می باشد. روش های مختلفی برای برآورد جریان رودخانه وجود دارد که با گسترش تکنولوژی و دانش کامپیوتری مدل های بارش روان آب به دلیل پاسخگویی به بسیاری از سوالات.عنوان راهکار اساسی انتخاب گردیده اند.از مجموع مدل های گروه دوم میتوان به مدل فرایند.شبیه سازی بارش روان آب. AWBM اشاره نمود که در این مطالعه از این روش برای شبیه سازی فرایند بارش روان آب حوضه آبریز دریاچه ارومیه در استان کردستان استفاده شده است. داده های روزانه بارش-رواناب و تبخیر و تعرق در بازه زمانی نه سال مدنظر قرار گرفت. آنگاه با توجه به شبیهسازی انجام شده توسط مدل و با بهینهسازی پارامترهای مدل، معیار دقت و کارایی مدل در تخمین همبستگی بین رواناب مشاهدهای و شبیه سازی شده مورد سنجش قرار گرفت. نتایج به دست آمده از مدل برآورد شده نشان میدهد که میان نتایج به دست آمده و مقادیر مشاهده شده در حوزه بالادست دریاچه ارومیه در استان کردستاننتایج قابل قبولی را نشان داده و قابلیت بالایی در پیشگویی روان آبهای منطقه مورد مطالعه دارا میباشد. پارامتر BFI هرچه به مقدار عددی واحد نزدیک میشود, حساسیت و دقت بهتری نسبت به واقعیت داشته و نتایج مطلوب تری را نشان میدهد.

    کلیدواژگان: بارش -رواناب، مدیریت منابع آب، شبیه سازی، حوضه آبریز دریاچه ارومیه، AWBM
  • الهه علیزاده ماهانی، کورش قادری*، محمدمهدی احمدی، محمدرضا مددی صفحات 74-91

    هدف از انجام این پژوهش بررسی تاثیر استفاده از سنگچین و پوشش گیاهی بر کاهش آب شستگی اطراف تکیه گاه پل می باشد. به همین منظور در 30 آزمایش در سه گروه، از دو ابزار سنگ چین و پوشش گیاهی به صورت جداگانه و همزمان برای کنترل آب شستگی تکیه گاه مستطیلی 90 درجه و مستطیلی با دیواره های دایره ای استفاده شد. در ابتدا، آزمایش های سنگ چین انجام شد. در این آزمایش ها سنگ چین تیزگوشه در قطرهای 7/2، 81/6 و 12 میلی متر و چگالی 65/2 مورد استفاده قرار گرفت. ضخامت لایه سنگ چین دو برابر قطر متوسط سنگ-چین، چیدمان مستطیلی و هم تراز با مصالح بستر در نظر گرفته شد و نتایج نشان داد که سنگ چین با قطر 12 میلی متر آبشستگی اطراف تکیه گاه مستطیلی را 85 درصد و اطراف تکیه گاه مستطیلی با دیواره های دایره ای را 53 درصد کاهش داد. در مرحله دوم آزمایش های پوشش گیاهی انجام شدند و پوشش گیاهی برای هر دو تکیه گاه تحت آرایش شطرنجی، در سه درصد تراکم 64/0، 19/1 و 8/2، انعطاف پذیر و مستغرق انتخاب شد. مطابق نتایج حاصله، درصد تراکم 19/1 برای هر دو تکیه گاه بهترین عملکرد را داشته و آب شستگی را در اطراف تکیه-گاه مستطیلی 90 درجه 84 درصد و مستطیلی با دیواره های دایره ای 81 کاهش داد. در آخرین مرحله از آزمایش ها، تاثیر همزمان سنگ چین و پوشش گیاهی بررسی شد. سنگ چین با قطر 81/6 میلی متر و پوشش گیاهی با درصد تراکم 19/1 درصد بهترین نتیجه را داشته به گونه ای که آب شستگی در اطراف تکیه گاه مستطیلی 93 درصد و اطراف تکیه گاه مستطیلی با دیواره های دایره ای را 68 درصد کاهش داد.

    کلیدواژگان: پوشش گیاهی، حفاظت بستر، سنگ چین، فرسایش، مدل آزمایشگاهی
  • فروزان پای فشرده، مریم حافظ پرست*، سید احسان فاطمی صفحات 92-113
    علم سنجش ازدور امروزه مورد بررسی بسیاری از دانشمندان و مهندسین قرارگرفته است. داده های ایستگاه های زمینی به صورت نقطه ایست و همچنین در سطح وسیع و مناطق صعب العبور داده های کافی وجود ندارد. اما داده های ماهواره ای برای تمام مناطق قابل استفاده است. در این پژوهش به مقایسه داده های بارش چهار ایستگاه سینوپتیک در حوضه گاماسیاب با داده های بارش ماهواره های CHRIPS, ERA5, PERSIAN_CDR, GPM, GSM, TRMM, TERRAپرداخته شده است. نتایج نشان می دهد که هرچند ماهواره CHRIPS در معیارهای احتمالاتی شاخص نرخ هشدار اشتباه و انحراف نسبی کمتری داشته است و PERSIAN و GSM احتمال آشکارسازی بالاتری دارند اما با در نظر گرفتن همه معیارها برای ایستگاه هرسین و کنگاور ماهواره TERRAبا معیارهای ضریب همبستگی و ضریب همبستگی پیرسون بالاتر و کمترین معیارهای خطا و معیارهای احتمالاتی بهتر برآورد دقیق تری داشته اند. برای ایستگاه سرآرود و سنقر نیز ماهواره ERA5 بهترین برآورد را داشته است. این ماهواره ماکسیمم بارش را در دو ایستگاه سرآرود و سنقر که به ترتیب7/351 و9/147 میلی متر بوده است را با 49 و 5 درصد کاهش 178 و 155 میلی متر برآورد کرده است.
    کلیدواژگان: بارش ماهواره ای، GPM، GSM، TRMM، TERRA
|
  • Saeedeh Naseri, Javad Zahiri *, Ahmad Jafari Pages 1-14
    Scouring is a natural phenomenon that occurs as a result of the erosive action of water flow in alluvial waterways. This phenomenon is considered a serious threat to the stability of structures located in the flow path, such as the foundations of bridges. One of the most important and effective factors in the destruction and failure of bridges is scouring around bridge foundations and supports. Today, with the progress of science and technology, the use of intelligent computer systems for modeling complex and non-linear phenomena has become increasingly important. In this research, using real data, the efficiency of artificial intelligence systems, which include a combination of multilayer perceptron neural network and genetic algorithm, has been investigated. Among the models with different number of hidden neurons, the artificial neural network with three hidden neurons has the least error. Comparing the values ​​of the difference ratio between the proposed neuro-genetic model and the existing common equations shows that the accuracy of the neuro-genetic model has a higher efficiency compared to other equations. The root mean square error in the proposed model was calculated as 0.51, while this value was calculated above 0.89 for the existing experimental equations.
    Keywords: Bridge breaking, Artificial intelligence, Genetic Algorithm, multilayer perceptron neural network
  • Saeed Azadi, Maryam Vafaee, Hamed Nozari * Pages 15-35

    Precipitation is one of the basic components of the water cycle and it is considered as one of the most important input components of the hydrological cycle. In the current research, the accuracy of the Simulated Annealing algorithm based on Support Vector Machine (SVM-SA) was evaluated in the simulation of precipitation changes. In order to verify the results, the precipitation data of the Gorgan synoptic station during the 40-years from 1971 to 2010 were used . Based on the results, using 5 non-precipitation meteorological parameters including cloud cover, maximum temperature, water vapor pressure, maximum relative humidity, and dew point, the values of RMSE, SE and R2 in the training section are equal to 6.02 mm, 0.01 and 0.999, and in the testing section 18.72 mm, 0.03 and 0.925 mm, were calculated respectively. The results showed that the SVM-SA can be highly accurate in simulating precipitation changes in the study area.

    Keywords: Artificial intelligence, Precipitation, Simulated Annealing, Simulation, Support Vector Machine
  • Sepideh Amiri, AliAsghar Mirakzadeh * Pages 36-53
    Introduction

    Due to the drought in the country and the indiscriminate use of groundwater resources in the agricultural sector, the installation of smart water gauge for optimal use of water wells in the Mahidasht plain seems necessary. The aim of this study was to investigate the factors affecting the acceptance of smart water gauge among farmers in Mahidasht plain.

    Methodology

    In this research, a survey method has been used. 185 farmers were selected using random cluster sampling method. The validity of the questionnaire was assessed by content method and its reliability was calculated by calculating Cronbach's alpha coefficient. Descriptive and inferential statistics analysis was performed with SPSS and AMOS statistical software.

    Results and discussion

    The results of path analysis showed that the variables of perceived usefulness, perceived ease of use and attitude towards using smart water gauge have a positive and significant effect on the tendency to use meters. The results also showed that there is a positive and significant relationship between contextual factors, perceived usefulness and perceived ease of use. Based on the overall results, farmers' attitudes have had the greatest impact on the willingness to use smart water gauge and thus its acceptance, so it seems necessary to change farmers' attitudes about the role of smart water gauge. To this end, farmers' relationships and interactions with exemplary farmers and agricultural extension and service centers can be effective. The results of the research have confirmed the necessity of using technology acceptance models in introducing water-based technologies to farmers.

    Keywords: Groundwater Management, Mahidasht, Smart Water gauge, Sustainable Agriculture, Technology Acceptance Model
  • Meysam Parvaz *, Seyed Vahid Shahoei Pages 54-73

    Changes in community conditions, population growth, inappropriate and unprincipled use of available water resources and climate change are known as the reasons for the decrease in available water resources in recent years. Hence the need for integrated management of existing water resources is quite obvious. One of the important parameters for sustainable planning and management of water resources is the estimation of river flow. In recent decades and with the increasing development of computer technologies, many rainfall-runoff models have been developed for different purposes, each of which has advantages and disadvantages. Simulation is to understand the relationships governing the process of runoff. Simulation is used when the goal is not to involve the main system or the main system is not available. Simulation itself has been a major issue in terms of runoff forecasting and management in hydrological research. One of the most basic topics in hydrological sciences is understanding and recognizing and understanding the processes of production and flow transfer from input to output of the field. It is necessary to generalize through them those votes that do not have a voice, which is not a sign that it's not a sign, and the ideas of the day that this method of influence came into being. The relationship between precipitation and runoff is of great importance in hydrological studies.

    Keywords: Rainfall - runoff, Water resources Management, Simulation, Urmia Lake catchment, AWBM
  • Elahe Alizadeh Mahani, Kourosh Qaderi *, MohammadMahdi Ahmadi, MohammadReza Madadi Pages 74-91

    IntroductionOne of the most important factors of damage and failure of hydraulic structures is the occurrence of local scouring around them. Scour is a natural phenomenon that occurs due to the flow of water in rivers and streams. If a hydraulic structure such as a bridge pier or abutment is placed against the flow of water, the flow pattern near the structure changes and causes scouring phenomenon locally around these structures.To control scouring around the bridge abutments, various methods have been proposed, which are generally divided into two categories: flow pattern modification methods and bed protection methods. Among the substrate protection methods that have been examined in this research is the use of riprap and vegetation, because riprap and vegetation are both fully available and inexpensive tools for protecting The base and abutment of the bridge are known to be washed away.MethodologyThe experiments were carried out in the hydraulics and water structures research laboratory of the water engineering department of Shahid Bahonar University of Kerman. In this study, two 90-degree rectangular abutment and a rectangular abutment with circular walls were used, both of which are galvanized and 10 cm long, 45 cm high and 6 cm wide was used (the abutment which is perpendicular to the flow was chosen as the width of the abutment). By conducting a long-term test of 12 hours at a flow rate of 34 liters per second for each of the abuments, the equilibrium time was estimated to be 5 hours.

    Keywords: Vegetation, Bed protection, Riprap, Erosion, Laboratory model
  • Foroozan Payfeshordeh, Maryam Hafezparast *, Seyed Ehsan Fatemi Pages 92-113
    Remote sensing has been studied by many scientists and engineers today. Ground station data are stationary and there is insufficient data in large areas and difficult areas. But satellite data can be used for all regions. In this study, the precipitation data of four synoptic stations in Gamasiab basin are compared with the precipitation data of CHRIPS, ERA5, PERSIAN_CDR, GPM, GSM, TRMM, TERRA satellites. The results show that although CHRIPS satellite had a lower value of false alarm rate and relative deviation in the probabilistic criteria and PERSIAN and GSM have a higher probability of detection, but considering all the criteria, for Harsin and Kangavar stations, TERRA satellite with higher correlation coefficient and Pierce correlation coefficient and the lower the value in the error criteria and the better probability criteria, had the more accurate the estimate. ERA5 satellite also had the best estimate for Sararud and Songhor stations.This satellite has estimated the maximum precipitation at Sararud and Songhor stations, which was 351.7 and 147.9 mm, respectively, with a decrease of 178 and 155 mm by 49 and 5%, respectively.
    Keywords: Satellite precipitation, TERRA, TRMM, GSM, GPM