منابع آبی، بنیان اصلی توسعه پایدار کشورهاست. توزیع غیریکنواخت مکانی و زمانی منابع آب، یکی از عوامل کمبود آب در مناطق خشک و نیمهخشک میباشد که انتقال آب بینحوضهای بهعنوان یک راهحل برای رفع این مشکل مطرح میشود. به علت تعدّد پروژههای قابل اجرا و هزینه زیاد اجرای همزمان آنها، ترتیب اجرای این پروژهها اهمیت مییابد. بنابراین یکی از مسائل مهم مطرح در مدیریت منابع آب، اولویتبندی پروژههاست. تصمیمگیری چندشاخصهای فازی، یک روش مناسب برای مقایسه، انتخاب و اولویتبندی گزینههای مختلف با در نظرگرفتن معیارهای متفاوت، میباشد. در این تحقیق از سه روش تصمیمگیری چندشاخصهای فازی به نامهای روش مجموعههای ماکزیمم و مینیمم فازی، روش بونیسون در شرایط تصمیمگیری گروهی و روشFuzzy TOPSIS گروهی برای اولویتبندی برخی از پروژههای انتقال آب بینحوضهای کارون بزرگ با در نظرگرفتن معیارهای مختلف، استفاده شده است. برای اولویتبندی گزینهها، از نرمافزار FDM نیز استفاده شده است. گزینهها شامل10 طرح انتقال آب بین حوضهای کارون بزرگ با 8 معیار مختلف میباشند که در ابتدا وزن معیارها، توسط 5 کارشناس خبره در زمینه منابع آب مشخص میشوند. سپس بر اساس معیارهای انتخاب شده، نسبت ارجحیت هر گزینه توسط کارشناسان تعیین میشود. در نهایت نتایج بدست آمده از روشهای مختلف با یکدیگر مقایسه میشوند. نتایج بدست آمده نشان میدهند که در کلیه روشها، تونل اول کوهرنگ در اولویت بالاتری نسبت به گزینههای دیگر قرار دارد. همچنین ضریب همبستگی اولویتبندی Spearman برای تعیین نزدیکی نتایج روشهای مختلف بهکار برده شده است که براساس نتایج بدست آمده، روش بونیسون و روش Fuzzy TOPSIS دارای بیشترین ضریب همبستگی میباشند. برای بررسی تأثیر وزن معیارها، تحلیل حساسیت بر روی وزن معیارها انجام و نتایج بدست آمده با یکدیگر مقایسه شد.
Water resources are among basics for sustainable development. The non uniform temporal and spatial distribution of water resources is led to shortage water in arid and semi arid regions. The inter basin water transfer projects are one remedy to this problem. According to the diversity of the feasible water transfer projects, ranking of the projects with different criteria is currently one of the important issues in water resources management. Fuzzy Multiple Criteria Decision Making (FMADM) is a collection of methodologies which can be used to compare, select, or rank multiple alternatives that typically involve incommensurate attributes. The aim of this research was to use some of the fuzzy multiple attribute group decision making methods for ranking some inter-basin water transfer projects of Karoon River, western Iran. Maximizing and minimizing sets method, the Bonissone’s method for group decision making, Fuzzy TOPSIS for group decision making, and Fuzzy Decision Making software were used in this study. A set of 10 inter-basin water transfer projects with 8 criteria were considered. First, the weight of each criterion was determined within a group of five water resources experts, Then the rating preference for each alternative were obtained by the same group of experts. Finally, the results of different methods were compared. The results showed that the Tunnel Koohrang 1 posses the higher rank. Also, the Spearman rank correlation coefficient was obtained between different methods. The results showed that the Fuzzy TOPSIS and Bonissone method provide the best correlation. For evaluating the criteria weightings, the sensitivity analysis was conducted and the results were compared.
تغذیهگرایی در مخازن سدها یکی از عمدهترین مشکلات زیستمحیطی اثرات احداث سدها و تامین آب با کیفیت مطلوب میباشد. مدیریت و کنترل موثر این پدیده در مخازن مستلزم به کارگیری مدلهای شبیهسازی با کمترین سطح پیچیدگی و با تکیه بر موثرترین پارامترهای کیفی و فرآیندهای موثر است. پویایی سیستم یکی از ابزارهای شبیهسازی شیءگراست که با دیدگاه تحلیل سیستمی و تاکید بر روابط علت و معلولی و بازخورها به صورت پویا قادر به شبیهسازی این فرآیند در مخزن میباشد. در این مقاله با استفاده از این روش و با در نظر گرفتن پارامتر فسفر به عنوان عامل اصلی تغذیهگرایی، مدل شبیهسازی غلظت فسفر در مخزن سد ستارخان واقع بر رودخانه اهرچای در استان آذربایجان شرقی تدوین گردیده است. در این مدل اندرکنش فسفر مخزن با رسوبات کف به صورت ضرایب متغیر ماهانه به همراه فرآیند دفن فسفر در رسوبات در نظر گرفته شده است. پس از آنالیز حساسیت روی ضرایب مذکور، واسنجی و صحتسنجی مدل بر اساس دادههای موجود در یک دوره 47 ماهه انجام گردیده و نتایج حاکی از اطمینان قابل قبول مدل در شبیهسازی فسفر مخزن علیرغم سادگی فرضیات مورد استفاده بوده است. بررسی نسبت سهم فسفر در ورودی، خروجی، رسوبات و مخزن نشاندهنده اهمیت و سهم بالای رسوبات در مدیریت غلظت فسفر در مخزن میباشد. همچنین تحلیل سناریوهای کاهش و افزایش بار ورودی به مخزن نشان داد تغییر بار ورودی در غلظت فسفر در مخزن با نسبت کمتری تاثیر دارد که در مدیریت کاهش بار مواد مغذی حوزه باید در نظر گرفته شود.
Eutrophication is one of the main environmental problems in dam reservoirs which affect the availability of water with suitable quality. Effective management and control of such phenomenon in a reservoir may support by implementation of low-complexity simulation models employing the most effective water quality parameters and processes. System dynamics (SD) is one of object oriented simulation tools that is able to simulate the eutrophication process in a reservoir according to the systemic approach and with emphasis on the causal relationships and feedbacks. In this paper, a system dynamic simulation model for phosphorous concentration of the Satarkhan reservoir in Eastern Azerbayejan Province, North-western Iran, has been developed. In this model, the phosphorous has been considered as the main factor of eutrophication. Also the interaction between the phosphorous in the reservoir and the bed sediment has been considered with monthly variable coefficients of phosphorous burial in sediments. Sensitivity analysis were made on the coefficients and calibration and validation of the model have then been achieved based on a 47 month period of data. Results showed an acceptable reliability in simulation of phosphorus concentration despite the simple assumptions used. Fractions of the phosphorous in the input, output, sediments, and the reservoir showed the significance of sediments in phosphorus concentration equilibrium. Analysis of scenarios regarding the reduction and increase of input load to the reservoir also showed that the impact of phosphorous input load reduction is at a smaller extent effective which should be considered in nutrient load management in the watershed.
در این مقاله یک مدل بهینه سازی به منظور تعیین ابعاد بهینه یک سیستم ترکیبی کنترل سیلاب سازهای ارائه گردیده است. اگرچه روشهای مختلف سازهای جهت کنترل سیلاب وجود دارد، در این مطالعه بدون کاستن از عمومیت بحث برای سایر ترکیبات، ترکیب یک سد و یک گوره در نظر گرفته شده است. در مقایسه با مطالعات قبلی، در این پژوهش از فرضیات ساده کننده کمتری استفاده شده است. مثلا هندسه رودخانه و گوره با جزییات بیشتری لحاظ شده است و گوره حول محور رودخانه به شکل نامتقارن در نظر گرفته شده است. مسئله حاصل یک مدل بهینهسازی غیرخطی بزرگ مقیاس را نتیجه میدهد که از حل آن سود خالص مورد انتظار سالانه سیستم توسعه یافته، دوره برگشت سیل طرح، ابعاد مولفههای سیستم از قبیل ارتفاع سد، ابعاد سرریز (طول و ارتفاع)، ارتفاع و میزان عقبنشینی گوره از کرانه رودخانه، حاصل میگردد. رودخانه تنگ سرخ و سیستم کنترل سیلاب (در دست مطالعه) در شهر شیراز به عنوان مطالعه موردی در نظر گرفته شده است. حل مدل یک سیستم ترکیبی سد - گوره را نتیجه داده است که باید برای سیلاب طراحی با دوره برگشت 1000 سال توسعه یابد.
In this paper, an optimization model has been developed for computing the optimum sizing of a combined structural flood control system. The combination of a dam and a levee has been considered in this study without losing the generality of approach for other structural combinations. Compared to the previous studies, this study uses less simplicity assumptions. For example the geometry of the river and the levee were considered with more details and the levee were considered non-symmetric along the river axis. The optimization problem formed a large-scale nonlinear model with the objective to maximize the expected annual net benefits of the developed system, to result the optimum design return period (i.e. design flood), as well as, the optimum size of the system components, such as dam height, spillway dimensions, and levee’s height and setback. The Tang-e-sorkh River and the flood control system (under study) in Shiraz, Iran, have been selected as a case study. The model solution proposed a combined dam and levee system, with a design return period of 1000 years.
برف یکی از اشکال مهم بارش در چرخه هیدرولوژی مناطق کوهستانی بوده که در تامین منابع آب شرب و کشاورزی به صورت جریانهای تاخیری در فصول پرآبی و جریانهای حداقل در فصول کم آبی و تولید انرژی نقش ارزنده ایفا میکند. هدف اساسی مدلسازی هیدرولوژیکی در حوضههای آبخیز، درک بهتر از روند چرخه آب نظیر فرآیندهای حاکم بر چرخه آب و منابع آب میباشد. منطقه پوشیده از برف پارامتری اساسی در سیکل هیدرولوژی و اقلیم شناسی زیست کره است. در این تحقیق رواناب حاصل از ذوب برف در حوضه آبخیز سد کرج با استفاده از مدل هیدرولوژیکی 1SRM در دو سال آبی 81-80 و 82-81 مدلسازی شده است. SRM یک مدل شبیهسازی جریان رواناب حاصل از ذوب بر پایه درجه ـ روز است که از 14 پارامتر و متغیر ورودی نظیر بارش، دما، دبی و سطح پوشش برف به صورت روزانه و ضریب فروکش، ضریب رواناب برف و باران، فاکتور درجه روز و همچنین خصوصیات فیزیکی مانند طبقات ارتفاعی استفاده مینماید. متغیرهای دما و بارش روزانه با توجه به معادله گرادیان به طبقات ارتفاعی توزیع گردید. خصوصیات فیزیکی حوضه نیز با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی به مدل اضافه گردید. نتایج حاصل از این تحقیق نشان میدهند مدل رواناب حاصل از ذوب برف (SRM) در حوضه آبخیز سد کرج با ضریب تبیین 47/0 و 94/0 به خوبی قادر به مدل کردن فرآیند رواناب حاصل از ذوب برف می باشد.
Snowfall is one important form of precipitation in hydrology cycle in mountainous basin which plays reliable role on agricultural and domestic water supply in low and high flow seasons as well as on energy production. The main objective of hydrological modeling in watersheds is the better understanding of the hydrology cycle including governing processes in water cycle. Snow covered area is a basic parameter in global hydrology cycle and climatology. In this research snow melt runoff was simulated in Karadj dam watershed, using SRM model in water year 2001-2002 and validated for water year 2002-2003. SRM, a degree-day model which simulates snow melt runoff, needs 14 parameters and variables. These include rain, temperature, discharge, daily surface of snow, recession curve, snow and rain runoff coefficients, and degree-day factor. Model also needs physical parameters such as elevation boundary. Temperature and rain were distributed using gradient equation in elevation boundaries. Also physical parameters of the watershed were added to the model using geographic information system. The R2 and the deviation of the runoff volume in 2001-2002 were calculated as 0.4678, 0.1292%, respectively. These values for 2002-2003 are 0.935, 6.7736%, respectively. SRM model can effectively be used to modeling of snow melt runoff.
برونداد یک سامانه پیشبینی همادی برای انجام پیشبینیهای احتمالی بارش روزانه در سطح کشور با دو مدلWRF و MM5 به ترتیب با پنج و سه پیکربندی متفاوت واسنجی و ارزیابی شده است. بارندگی تجمعی 257 ایستگاه همدید در سطح کشور در بازهی زمانی اول نوامبر 2008 تا سی آوریل 2009 استفاده شده است. این دادهها به دو دوره سه ماهه تقسیم و برای آموزش استفاده و ارزیابی شده است. بافت نگاررتبهای حاصل از سامانه همادی در دوره آموزش، به دو دسته با انحراف معیار (45/0≥ < s0) و (45/0< s) تقسیم شده است. در نهایت پیشبینی بارندگی روزانه برای آستانههای (1/0≥p، 10< p≤ 1/0 و 10p > ) میلیمتر برای هر روز در دوره ارزیابی با استفاده از بافتنگار حاصل از دوره آموزش و انحرافمعیار پیشبینی بارندگی مربوط به اعضای سامانه در همان روز واسنجی شده است. نتایج حاصل از سنجههای راستآزمایی متداول، نشان میدهد که واسنجی به روش بافت نگار رتبهای سبب بهبود پیشبینیهای احتمالی بارش روزانه (به ویژه در آستانه بارشهای سنگین) میشود.
The output of an ensemble for country-wide daily precipitation probabilistic forecasts were calibrated with two models of WRF and MM5 with respectively 5 and 3 different configurations. The cumulative precipitation of 257 synoptic stations in the country has been used from 1st of November 2008 to 30th of April 2009. These data have been divided into two three-month periods which has been used for training and evaluating. The ensemble's rank histogram in training period, has been divided into two sets with the standard deviations of (0< s <0.45) and (s >0.45). Finally, daily precipitation forecast has been calibrated for thresholds p≤0.1, 0.1≤ p<10, and p>10 millimeters at each day of the evaluating period. This was done by means of the rank histogram produced by training period and probabilistic precipitation standard deviation in the same day. For different verification tools it has been shown that calibration with rank histogram leads to an improvement in probabilistic forecasts of daily precipitation (especially in heavy precipitation categories).
روش ماسکینگامکونژ به طور گستردهای برای رونــدیابی سیل استفاده میشود. اصلاحات متفاوتی برای افزایش دقت این روش طی دهه گذشته پیشنهاد شده است. با این وجود مشکلاتی از قبیل انتخاب دبی مرجع مناسب برای محاسبه پارامترهای روندیابی و رخ دادن تلفات ناچیز حجم وجود دارد. در تحقیق حاضر به منظور مطالعه قابلیت کاربرد شماهای مختلف روش ماسکینگامکونژ در شرایط میدانی، تعدادی سیل مشاهداتی از رودخانه کارون به وسیله این شماها روندیابی گردیده و نتایج حاصل از آنها با مقادیر مشاهداتی پایین دست و همچنین نتایج حاصل از مدل موج دینامیکی مقایسه شدهاند. نتایج نشان میدهد که شماهای مورد مطالعه عموماً خروجی قابل قبولی در مقایسه با هیدروگراف مشاهداتی از خود نشان میدهند. همچنین اختلاف بین نتایج این شماها قابل ملاحظه نمیباشد. بعلاوه نتایج محاسبه شده توسط روشهای مورد مطالعه به طور قابل قبولی مشابه روش موج دینامیکی میباشد. در نهایت تحلیل حساسیت ابعاد شبکه محاسباتی انجام شده است. نتایج این بخش نشان میدهد که اثرات تغییر گام زمانی نسبت به تغییر گام مکانی روی نتایـج خروجی مدلها بیشتر میباشد.
The Muskingum-Cunge method is still frequently used for flood routing. During the last decade different modifications were proposed for this method to increase its accuracy. However, difficulties arise in the selection of an appropriate ‘‘reference’’ discharge for evaluating the routing parameters and in the small volume loss that can occur. In this research in order to study the applicability of the different schemes of the Muskingum-Cunge method in field conditions, some observed flood events of Karoon River, Western Iran, have been routed by these schemes and the results were compared with that of the observed values of the downstream end of the reach as well as outputs obtained by the dynamic wave model. The results indicated that the studied schemes generally provided reasonable output in comparison with the observed hydrographs. Also the discrepancy among the results of these schemes was not significant. In addition, the computed results reasonably concurred with that of dynamic wave model. Finally, the sensitivity analysis of computational grid size is performed. The results showed that the effect of changing the time step rather than the space step is bigger on the output of models.
در این مقاله یک مدل لاگرانژی مبتنی بر حرکت ذرات که براساس روش هیدرودینامیک ذرات هموارشده تراکم پذیر (SPH) تهیه شده است، ارایه میشود. این مدل قادر به شبیهسازی جریانهای سطح آزاد با تغییرات شدید در سطح آزاد است. شکست سد درون یک مخزن بسته به عنوان یکی از آزمونهای اصلی در صحت سنجی مدلهای عددی جریانهای با سطح آزاد در اینجا شبیهسازی میشود و نتایج آن با نتایج آزمایشگاهی، تحلیلی و عددی پیشین مقایسه میگردد. همچنین جریان بین دو صفحه موازی (Couette flow) و جریان گودال برشی به منظور بررسی تاثیر لزجت شبیه سازی و با نتایج عددی مقایسه میشوند. همه نتایج بیانگر عملکرد مناسب مدل تهیه شده میباشند.
In This paper a Lagrangian model is presented based on weakly compressible SPH method used for simulation of free surface flows with violated changes in free surface. Dam break in a closed tank was simulated here as one of the main test cases for validation of the free surface flow model and its results were compared with the experimental data, analytical solutions, and previous numerical results. Also, in order to study the effects of viscosity, the shear flow between two parallel plates (Couette flow) and shear cavity flow are modeled and the results were compared with the available analytical and numerical results. All comparisons showed the power of the developed model in modeling free surface and shear flows.
در این مقاله با توجه به وضعیت بحرانی آب در شهر مقدس مشهد و همچنین سایر شهرها و استانهای کشور و با در نظر داشتن لزوم صرفهجویی در آب شرب که حجم بالایی از آن در ماههای گرم سال توسط کولرهای آبی مصرف شده یا بعضاً به هدر میرود؛ به بررسی میزان صرفه جویی حاصل از قراردادن سایهبان بر روی کولرهای آبی پرداخته شده است. در این تحقیق با در نظر گرفتن شرایط فیزیکی و محیطی، دو کولر کاملاً مشابه در شرایط محیطی یکسان و کنترل شده قرار گرفته و با قرار دادن یک سایهبان بر روی یکی از این دو کولر اقدام به اندازهگیری حجم آب مصرفی توسط آنها کرده و نهایتاً با در نظر گرفتن میزان رطوبتی که توسط هر یک تولید شده، همچنین تغییرات دما و حجم آب مصرف شده در زمانی یکسان، به مقایسه آنها پرداخته شده است. با مقایسه تغییرات دما قبل و بعد از کار کردن هر دو کولر مشاهده شد که تغییرات دمای اتاق و درصد رطوبت نسبی هوا برای هر دو کولر تقریباً یکسان بوده و یا در کولری که دارای سایهبان است اندکی بیشتر بوده است، در عین حال کولری که در زیر سایهبان قرار گرفته به ازای هر ساعت بیش از 10 درصد مصرف آب کمتری نسبت به کولر بدون سایهبان داشته است.
With respect to the critical circumstances of watering resources in Mashhad and other cities of Iran and also the importance of reasonable consumption of fresh water which is used in large amount in watering cooler in warm periods, we intended to examine the rate of water usage by watering cooler in iwo condition of sunshine and shadow. Two watering cooler were fixed in the same environmental and physical condition. The first cooler was under the shadow of light roof the second one was in free access to the sunshine. Temperature and the moisture levels measured before and after examination in both condition and the water usage was evaluated too. The result showed that water usage of the cooler in the shadow was more than 10 percent lower the other one. Although the temperature and the moisture levels was the same in both conditions but these parameters’ levels were a little more in the cooler which was in shadow.
تعیین حریم حفاظتی برای چاههای شرب روش موثری جهت حفاظت و مدیریت منابع تامینکننده آب میباشد. این مطالعه با استفاده از دادههای 24 چاه شرب و انجام شبیهسازی ریاضی در منطقه یافت آباد تهران انجام شده است و بر اثرات ویژگیهای هیدرولیکی آبخوان بر شکل حریم حفاظتی و ناحیه تسخیر هر چاه تمرکز داشته است. بر اساس نتایج حاصل از شبیهسازی و از میان کلیه پارامترها، مقدار گرادیان هیدرولیکی و همچنین هدایت هیدرولیکی آبخوان در اطراف هر چاه دارای همبستگی مستقیم با طول بالادست حریم حفاظتی آن چاه میباشند. همچنین تخلخل موثر و ضخامت آبخوان دارای همبستگی معکوس با اندازه حریم حفاظتی چاه میباشند. این مطالعه نشان داد که همگرایی خطوط جریان آب زیرزمینی در اطراف هر چاه باعث میشود که چاه مقادیر آب یکسانی از اطراف دریافت نموده و حریم حفاظتی چاه شکل متقارنی داشته باشد.
Delineation of the wellhead protection area for drinking water wells is an effective method to manage and protect water supply resources. The current study focused on the effects of the aquifer's hydraulic features on the shape of each well's protecting area and the capture zone. A mathematical simulation is performed for YaftAbad district in Tehran metropolitan area using the data for 24 drinking water wells. Based on the results, the hydraulic gradient around each well and the hydraulic conductivity of the aquifer, among other parameters, have a direct correlation with the length of each well's upstream length. Also, both the aquifer's effective porosity and thickness, has an inverse correlation with the size of each protection area. The study showed that the convergence of groundwater flow lines around each well causes the well to receive same amounts of water from around itself that leads to a symmetric shape of wellhead protection area.