فهرست مطالب

مجله تحقیقات منابع آب ایران
سال دوم شماره 2 (پیاپی 5، پاییز 1385)

  • تاریخ انتشار: 1385/10/11
  • تعداد عناوین: 10
|
  • مقالات علمی- پژوهشی
  • اکبر کریمی، رضا اردکانیان صفحه 1
    در این تحقیق با ترکیب نگرش اجزای محدود و نگرش سیستم ها، چارچوبی مناسب برای مدل سازی پویای مسایل واقعی و بزرگ و حل آنها توسط الگوریتم های تجزیه- هماهنگی و یا تجمیع- تکسیر ارائه گردیده است. این چارچوب امکان استفاده از قابلیتهای هرکدام از دو نگرش یاد شده را در یک قالب یکپارچه برای شبیه سازی و بهینه یابی در اختیار تحلیلگر قرار می دهد. برای نشان دادن کاربرد این چارچوب، مدل و نرم افزاری به نام FEWREM1 توسعه داده شده است. نهایتا یک مثال با این نرم افزار مدل شده و با نمونه حل شده همین مثال با نرم افزار MODSIM نیز مقایسه شده است. مقایسه نتایج نشان می دهد که مقدار کمبودها در تامین نیازها، برای MODSIM بیشتر از FEWREM است. بعبارت دیگر بهره وری مدل FEWREM برای استفاده از منابع آب موجود بیشتر از مدل MODSIM است.
    کلیدواژگان: اجزای محدود، برخورد سیستمی، مدیریت منابع آب، مدل سازی، تکسیر، تجمیع
  • محمد کارآموز، امیر پورتویسرکانی، آزاده احمدی صفحه 15
    سیلاب ها هرساله خسارات قابل توجهی را به تاسیسات و اراضی واقع در سیلابدشت ها وارد می نمایند. بخش قابل توجهی از این خسارات به کارگاه های ساخت تاسیسات بر روی رودخانه ها، از جمله کارگاه های ساخت سدها و بندهای انحرافی، وارد می گردد. در تدوین برنامه های کنترل سیلاب بایستی روش های سازه ای و غیرسازه ای مورد ملاحظه و توجه قرار گیرد. هرچند که تجربه نشان داده که روش های غیرسازه ای علاوه بر هزینه های کمتر، با اثرپذیری بیشتری نیز توام می باشد.
    در این مقاله سعی شده تا ضمن بررسی روش های مدیریتی مهار سیلاب، الگوریتمی برای یافتن بهترین راه کار مدیریتی تدوین گردد. در گزینش این روش ها ضمن توجه به محدودیت های اطلاعاتی و جزئیات تحلیلی مدل ها، تحلیل های اقتصادی، برای انتخاب بهترین راه کار مدیریتی مهار سیلاب در نظر گرفته شده اند.
    مطالعه موردی این مقاله بر روی سد انحرافی شیرگواز در استان سیستان و بلوچستان که در 44 کیلومتری پایین دست سد خاکی پیشین واقع گردیده، انجام شده است. بررسی های انجام شده نشانگر تاثیر قابل توجه روش های مدیریتی مهار سیلاب درکاهش خسارات سیل می باشد که این روش ها می توانند پس از اتمام عملیات کارگاهی نیز مورد استفاده قرار گیرند. همچنین ایجاد سیستم هشدار سیل به همراه مدیریت مناسب در بهره برداری از سد پیشین در کاهش خسارت سیل به سد انحرافی شیرگواز موثر بوده است. در انتهای مقاله یک سیستم هشدار سیل مقدماتی توام با بهره برداری از مخزن با توجه به اطلاعات مشاهده شده در ایستگاه های باران سنجی و هیدرومتری بالادست ارائه شده است.
    کلیدواژگان: کنترل سیلاب، سیستم هشدار سیل، تحلیل اقتصادی، مدیریت سیلاب
  • ابوالفضل شمسایی، عطاءالله نجفی جیلانی صفحه 31
    هدف از این تحقیق، دستیابی به روش مناسب برای تحلیل عددی مسئله توزیع آلودگی در آبهای سطحی است به نحوی که ضمن تامین محدوده پایداری مناسب و حداقل خطای عددی، دقت نتایج افزایش یابد. در تحقیق حاضر، با استفاده از روش عددی تفاضل محدود1 و استفاده از الگوهای گسسته سازی2 جدید، معادله دیفرانسیل جزئی حاکم بر پخش آلودگی در سیال در شرایط یک و دو بعدی تحلیل شده است. همچنین تاثیر اعداد بدون بعد شامل اعداد کورانت3 و پکلت4 در روند حل عددی و مقایسه روش های مختلف تحلیل از حیث تاثیرپذیری از این پارامترها و همچنین تحلیل حساسیت نسبت به ابعاد شبکه مورد مطالعه قرار گرفته است. براساس نتایج بدست آمده و با مطالعه موردی تخلیه پساب گرم یک نیروگاه حرارتی ناشی از عملکرد سیستم خنک کننده آن در رودخانه مجاور، الگوی بهینه گسسته سازی در روش تفاضل محدود تعیین شده و انطباق خوبی بین نتایج حل عددی و اندازه گیری های میدانی ایجاد شده است.
  • کوروش قادری، جمال محمد ولی سامانی، حمیدرضا اسلامی، بهرام ثقفیان صفحه 39
    کاربرد موفقیت آمیز مدل های مفهومی بارش رواناب(CRR) به چگونگی واسنجی پارامترهای آنها بستگی دارد. مدل های CRR عموما دارای پارامترهای زیادی هستند که نمی توان آنها را بصورت مستقیم اندازه گیری نمود و لازم است که آنها را در طول واسنجی مدل تخمین زد. هدف از انجام واسنجی، یافتن مقادیر آن سری از پارامترهایی است که باعث بهینه شدن معیارهای نیکویی واسنجی می شوند. با وجود عمومیت کاربرد این مدل ها، در صورتی که نتوان یک مقدار بهینه برای پارامترهای مدل CRR با استفاده از واسنجی اتوماتیک بدست آورد کاربرد آن مدل ها بسیار مشکل می شود. در این تحقیق از یک روش توسعه یافته بهینه سازی سراسری به نام(SCE) برای واسنجی پارامترهای مدل CRR استفاده شده است. این روش براساس طبیعت مسائل بهینه سازی مدلCRR، به اشتراک گذاشتن اطلاعات و مفاهیم تکامل تصادفی و رقابتی جوامع توسعه داده شده و توان بسیار بالایی در پیدا کردن نقاط بهینه سراسری دارد. نتایج نشان می دهند که روش توسعه داده شده در این تحقیق دقیقتر از دیگر روش های موجود SCE می باشد. همچنین برای افزایش کارائی و راندمان روش توسعه داده شده SCE، از تکنیک های ابتکاری جهت کاهش حجم حافظه و زمان اجرای برنامه و از تکنیک ماتریس اسپارس برای مدیریت و بازیابی اطلاعات استفاده شده است. با استفاده از این روش می توان مسائل واسنجی خودکار مدل های بارش رواناب تا 35 پارامتر(بعد) را نیز کالیبره نمود. روش واسنجی اتوماتیک در زیرحوضه گاماسیاب در شمال غربی حوضه رودخانه کرخه مورد آزمون قرار گرفته است. معیارهای ارزیابی و نتایج نشان می دهند که روش توسعه داده شده برای واسنجی خودکار پارامترهای مدل CRR دارای دقت و کارائی بالائی می باشد.
    کلیدواژگان: واسنجی اتوماتیک، مدل مفهومی بارش رواناب، CRR، تکنیک های بهینه سازی سراسری، روش SCE
  • مسعود تابش، محمد مسعود واسطی صفحه 53
    نظر به رشد جمعیت و بحران منابع آب در بخش وسیعی از کشورهای دنیا، مقوله نشت در شبکه های آبرسانی شهری اهمیت زیادی یافته است. در سالیان اخیر راهکارهای مختلفی که منجر به کاهش نشت می گردند مورد توجه محققین و مدیران صنعت آب قرار گرفته است. مدیریت فشار یکی از کاراترین و مقرون به صرفه ترین روش های کاهش نشت می باشد. مقاله حاضر روشی را جهت کاهش نشت در شبکه های توزیع آب شهری از طریق کمینه نمودن مجموع مربعات فشار اضافی در گره های شبکه ارائه می دهد. بدین منظور با نصب شیرهای فشار شکن در نقاط مناسب و بهینه نمودن مقدار فشار خروجی اینگونه شیرآلات، فشار تک تک گره های شبکه به حداقل مقدار ممکن در محدوده استاندارد، کاهش می یابد. به منظور مدل کردن مصرف و نشت در شبکه از روش تحلیل هیدرولیکی مبتنی بر فشار استفاده شده که بر اساس روابط دبی- فشار معرفی شده، مقدار جریان خروجی در گره ها (مصرف و نشت) با تغییرات فشار مرتبط می گردد. در پایان با ارائه یک مثال نمونه، کارائی روش ارائه شده مورد بررسی قرار گرفته است. بر اساس این روش با محاسبه مقدار بهینه فشار خروجی فشارشکن ها، حداقل فشار ممکن در گره ها که باعث بیشترین کاهش نشت و حفظ سرویس دهی مطلوب در شبکه می گردد، بدست می آید.
    کلیدواژگان: بهینه سازی، شبکه های توزیع آب شهری، فشار اضافی، رابطه دبی، فشار، کاهش نشت، شیر فشارشکن
  • رسول قبادیان، محمود شفاعی بجستان، سیدحبیب موسوی جهرمی صفحه 67
    در سالهای اخیر مطالعه بر روی تلاقی رودخانه ها مورد توجه بسیاری از مهندسان هیدرولیک، رسوب و حتی محیط زیست قرار گرفته است. محل تلاقی یکی از اجزاء مهم مورفولوژیکی سیستم های رودخانه ای می باشد که در آن به علت ورود جریان از شاخه فرعی به کانال اصلی، تغییرات سریع در سرعت و دبی جریان، دبی رسوب، شدت آشفتگی و نهایتا مورفولوژی بستر اتفاق می افتد. مهمترین مشخصه مورد توجه در تلاقی رودخانه ها و کانال های رو باز ابعاد ناحیه جداشدگی جریان می باشد. این ناحیه بلافاصله بعد از گوشه پایینی محل تلاقی در حین ورود جریان از شاخه فرعی به اصلی به وجود می آید. در این تحقیق تاثیر عواملی چون نسبت دبی شاخه فرعی به دبی کل جریان (qy)، نسبت پهنای شاخه فرعی به شاخه اصلی (by) و همچنین عدد فرود جریان در کانال پایین دست تلاقی (frd) بر روی طول ناحیه جداشدگی(L) و حداکثر پهنای آن (H) در یک تلاقی 90 درجه مورد بررسی قرار گرفته و روابطی برای آنها استخراج شده است. نتایج آزمایشهای انجام شده نشان داد که افزایش نسبت دبی (qy) باعث افزایش طول و پهنای ناحیه جداشدگی جریان می گردد در حالیکه افزایش عدد فرود پایاب (frd) و نسبت پهنا (by) ابعاد این ناحیه را کاهش می دهد. علاوه بر این مقدار میانگین شاخص شکل ناحیه جداشدگی بدست آمده است.
    کلیدواژگان: تلاقی رودحانه، جداشدگی جریان، شاخص شکل، نسبت دبی، نسبت پهنا، عدد فرود پایاب
  • محمدرضا پیرستانی، سیدعلی اکبر صالحی نیشابوری، محمدرضا مجدزاده طباطبایی صفحه 78
    مطالعه جریان های انحرافی از دیر باز مورد توجه مهندسین هیدرولیک بوده است. شکل گیری جریان های انحرافی یا به طور طبیعی به صورت شریان و ایجاد میان بر در رودخانه های مئاندری بوده و یا آنکه از نوع آبگیری از رودخانه ها جهت مصارف کشاورزی، آبرسانی شهری و صنعتی از نوع جریان انحرافی مصنوعی می باشد. تحقیقات انجام شده نشان می دهد، الگوی جریان های انحرافی کاملا سه بعدی و غیر یکنواخت بوده و ناحیه جدا شده در نزدیکی دیواره داخلی کانال انحرافی برروی میزان آبگیری موثر است. در تمام این تحقیقات پارامترهای هندسی نظیر موقعیت آبگیری در قوس و زاویه آبگیری و پارامترهای هیدرولیکی نظیر دبی کانال اصلی و عدد فرود به عنوان عوامل اصلی در میزان آبگیری مطرح شده است. بنابراین به منظور بررسی میزان دبی انحرافی از آبگیر جانبی در کانال های قوسی، مطالعات آزمایشگاهی بر روی فلومی (U) شکل با مقطع مستطیلی و با بستر ثابت انجام گرفت. از کانالی مستقیم با مقطع مستطیلی نیز به عنوان کانال انحرافی استفاده شد. با انجام آزمایش هایی بر اساس مقادیر مختلف عدد فرود، موقعیت آبگیری و زاویه آبگیری رابطه ای بین پارامترهای هندسی- هیدرولیکی موثر بر میزان دبی نسبی انحرافی نتیجه گیری شد.
    کلیدواژگان: آبگیر جانبی، موقعیت آبگیری، زاویه آبگیری، دبی نسبی انحرافی، جریان ثانویه
  • گزارش فنی انگلیسی
  • علیرضا سپاسخواه، بیژن قهرمان، شاهرخ زندپارسا، محمد مهدی قاسمی صفحه 1
  • مقاله انگلیسی
  • سید موسی حسینی، بنفشه زهرایی، عبدالحسین هورفر صفحه 10
|
  • Akbar Karimi, Reza Ardakanian Page 1
    In this research finite elements approach and systems approach, are combined and a new framework for dynamic modeling of large problems and their solution by Decomposition-Coordination or Aggregation-Disaggregation algorithm is introduced. This framework enables the modeler to benefit from these two approaches in an integrated base and to simulate and optimize large water resources systems. To show applicability of this framework, a software named FEWREM is developed in this research. This model is compared to MODSIM via a case study the results show that MODSIM results in more shortages compared to FEWREM. In other words, the effectiveness of FEWREM in operating the water system is more than MODSIM.
    Keywords: Finite Elements, System Approach, Water Resources Management, Modeling, Disaggregation, Aggregation
  • M. Karamouz, A. Poortoiserkani, A. Ahmadi Page 15
    Floods have caused extensive damages in the floodplain every year. An important issue in regions with construction sites of diversion dams is how to protect the project during the construction. In implementating flood management schemes, both non-structural and structural flood control options should be considered. The experiences show that nonstructural options are more effective than structural methods in reducing the damages of flood at a lower cost. In this paper, an algorithm is developed to define the best management scheme for flood protection. An economic analysis is undertaken which combines the analysis of probable floods and expected damages for different flood control options as well as a flood warning system. The case study is Shirgovaz diversion dam which is located 44 kilometers downstream of the Pishin Dam in South Baloochestan in southeast of Iran. The results show that considering a flood warning system for the Pishin Dam is an effective method to reduce the flood damages. This system could provide early warning to the Pishin Dam and the rest of the area. A simple flood warning system has been designed and could utilize the information obtained from upstream synoptic and hydrometric stations. This study shows the significant value of planning flood control schemes for flood damage reduction.
    Keywords: Flood Control, Flood Warning System, Economic Analysis, Flood Management
  • A. Shamsaii, A. N. Jilani Page 31
    The main objective of this study is to develop a higher order numerical scheme to simulate the pollutant spreading in surface water resources. The new discretisation schemes in Finite Difference Method are presented in one and two dimensional domain to predict surface water quality. Moreover, the effect of dimensionless computational numbers on numerical processing and errors is investigated for several methods. The grid size sensitivity analysis is made based on numerical results which are obtained in several methods. A real case study is made for thermal pollutant released from cooling water outfall of a power plant into the adjacent river. The numerical results are compared with field measurements and a good agreement is obtained.
    Keywords: Numerical modeling, Advection, Diffusion, Surface water resources
  • Kourosh Qaderi, Jamal M. V. Samani, Hamid R. Eslami, Bahram Saghafian Page 39
    The successful application of a conceptual rainfall-runoff (CRR) model depends on how well it is calibrated. Generally, CRR model deals with many parameters that should be estimated through robust optimization tools. The degree of difficulty in solving a global optimization method is generally dependent on the dimensionality of the CRR model and certain characteristics of objective function. The purpose of optimization is to finalize the best set of parameters associated with a given calibration data set that optimize the evaluation criteria. In this study, a global optimization method known as the SCE (Shuffled Complex Evolution) has been developed for autocalibration of CRR parameters. This method is developed based on the nature of optimization problems in CRR models, combination of probabilistic and deterministic approaches, and clustering and competitive evolution. SCE method has shown promise as an effective and efficient optimization technique. Model verification and validation results indicated that automatic calibration was superior to other existing algorithms. Also, the proposed SCE algorithm was programmed via innovative ways to reduce the memory allocation and improve the speed of computations. In addition, a new method of storing very large matrices with small number of non-zero members was implemented. Thus, personal computers can also be used for automatic calibration of up to 35 parameters. In this study, the developed SCE technique has been applied for auto calibration of storage CRR model, namely NAM, in Gamasiab watershed within the greate Karkhe basin. The calibration and validation results and evaluating criteria shows the effectiveness and efficiency of this method for autocalibrating of CRR parameters.
    Keywords: Auto Calibration, Conceptual Rainfall Runoff Model, Global Optimization Techniques, SCE Method
  • M. Tabesh, M.M., Vaseti Page 53
    Leakage is one of the most serious problems in water distribution networks. Limited resources of water and the increasing expenses of transport, treatment, pumping, storage and distribution of water, notify the importance of leakage reduction. Due to the direct relation between leakage and pressure, pressure management is a useful and cost effective method for leakage reduction. In this research pressure reducing valves are used to achieve this goal. An optimization procedure is applied to minimize the difference between the available head and minimum standard head at each node. Sum of square differences between the available and minimum standard heads at each node are minimized using linear and non linear programming. To analyze the hydraulic conditions of the system the head driven simulation method is used. In this method the available nodal outflows are not fixed and vary with nodal pressure fluctuations. Finally a test network, have been used to illustrate the validation of the proposed method. The results of this procedure define the PRV’s outlet values. Based on these optimized values, nodal heads tend to be very close to the minimum standard values which lead to the maximum leak reduction.
    Keywords: Optimization, Leak Reduction, Excess Pressure, Head, Outflow Relationship, Water Distribution Networks, Pressure Reducing Valve
  • R. Ghobadian, M. Shafai, Bajestan, S.H.Mousavi Jahromi  Page 67
    In recent years, many hydraulic, sediment, and environmental researchers focused their studies on river junction hydrodynamics. River junction is an important morphological element of river systems. The incoming flow from a minor branch causes extensive variation of flow velocity, flow discharge, and sediment discharge which results in flow turbulence in the main channel. The main characteristic of river confluence is the dimensions of flow separation zone. This zone is developed from the downstream edge where the minor branch enters and extends to some distance downstream into the main channel. There are few parameters affecting the separation zone extension including the discharge ratio (Qr) the width ratio (Br) and the downstream Froude number (Frd). The effect of these parameters have been investigated on the separation zone length (L) and width (H). Experimental tests have been conducted in a 90 degree junction. The results show that as Qr increase L and H increases and as Frd increases the value of L and H decreases. In this study relations were developed which can be used for prediction of separation zone dimensions. The mean value of separation zone shape index also has been determined.
    Keywords: River Confluence, Separation Zone, Downstream Froude Number, River Engineering, Shape Index
  • M.R. Pirestani, A.A. Salehi Neyshabouri, M.R. Majdzadeh Tabatabai Page 78
    Diverted flow has been the subject of interest for researchers and hydraulic engineers for many years. In general, diversion flow can be categorized as natural and artificial flow. Natural flow diversion usually occurs as braiding or cutoff in meander rivers, while artificial flow is man-made to divert flow by lateral intake channels for water supply. According to the research done so far, flow patterns have been identified to be non-uniform and three dimensional in the vicinity of the lateral intake. The rate of flow diversion is influenced by the separation zone, resulted from vortices. In most of the research works, the main hydraulic and geometric parameters that have been studied are intake location, diversion angle, main channel flow and Froude number. To assess the flow diversion rate in rivers, experimental studies were made on a rectangular fixed bed U-shape channel with a rectangular fixed bed straight channel as a lateral intake. Experiments were carried out for different Froude numbers, intake locations and diversion angles to obtain a relationship between the so-called hydraulic parameters and diversion flow rate.
    Keywords: Lateral Intake, Intake location, Diversion Angle, Diversion Flow Rate, Secondary Flow
  • Page 13