26 نتیجه برای بهینهسازی
محسن امیدوار، تورج هنر، محمدرضا نیکو، علیرضا سپاسخواه،
جلد 20، شماره 76 - ( 5-1395 )
چکیده
در حوضههای آبریز رودخانهای استراتژیهای مختلفی را در سطح حوضه و یا در قسمتهای مختلف آن در راستای مدیریت منابع آب میتوان بهکار گرفت. یکی از این استراتژیها، تخصیص بهینه آب و تعیین الگوی کشت بهینه است. در این مطالعه، یک مدل بهینهسازی تخصیص آب و الگوی کشت بر مبنای تئوری بازیهای همکارانه ارائه شده است. بهمنظور سنجش کارایی مدل، اراضی تحت پوشش یکی از کانالهای شبکه آبیاری سد درودزن فارس مورد بررسی قرار گرفته است. ابتدا با استفاده از یک مدل فازی و در نظر گرفتن مقادیر فازی ضرایب و محدودیتها در تابع هدف، الگوی کشت بهینه و مقادیر آب تخصیص داده شده به آنها تعیین شده است. سپس با تدوین یک مدل بازی همکارانه (مدل بازی کوچکترین هسته)، براساس ساختار شبکه توزیع آب و تعیین حقابه هر بخش، به تعیین سود حاصل از تشکیل ائتلاف تصمیمگیرندگان و ذینفعان، بازتوزیع منافع و انتخاب بهترین استراتژی در صورت برقراری همکاری پرداخته شده است. نتایج پژوهش نشان میدهد که با تخصیص آب بیشتر به بخشهای با پتانسیل تولید بیشتر، سود و بهرهوری اقتصادی آب افزایش مییابد. به عنوان مثال مقدار مجموع سودخالص حاصل از شکلگیری ائتلاف اصلی بین بازیکنان 724/9 میلیارد تومان است که این مقدار در صورت عدم شکلگیری ائتلاف 906/8 میلیارد تومان خواهد بود که با توجه به مقدار آب ثابت تخصیص یافته به منطقه در هر دو حالت، افزایش بهرهوری اقتصادی آب در صورت برقراری ائتلاف را نشان میدهد.
اسدالله محسنی موحد، مهدی کوچک زاده، پروانه صالحی مقدم،
جلد 21، شماره 3 - ( 8-1396 )
چکیده
آبیاری کرتی یکی از روشهای آبیاری سطحی است که برای آبیاری بسیاری از محصولات کشاورزی مورد استفاده قرار میگیرد. در این مقاله مدلEDOBASIN بهمنظور ارزیابی، طراحی و بهینهسازی عملکرد آبیاری کرتی معرفی شده است. در این مدل راندمانهای مورد نظر بهصورت ترکیبی خطی در یک تابع هدف درنظر گرفته میشوند و براساس متغیرهای تصمیمگیری که شامل دبی ورودی، طول و عرض کرت و محدودیتهایی که برای آنها وجود دارد، طراحی بهینه انجام میشود. این مدل یک مدل شبیهسازی- بهینهسازی است که در آن از معادله موازنه حجم برای شبیهسازی هیدرودینامیک و از روش SA برای بهینهسازی استفاده میشود. ویژگی این مدل نسبت به مدلهای قبلی طراحی از طریق بهینهسازی همزمان راندمانها با گزینههای مختلف وزندهی میباشد. مقایسه زمان پیشروی جبهه آب در مدل مورد نظر با مدل شناخته شده SIRMOD حاکی از دقت مدل در مرحله ارزیابی است. همچنین بهبود راندمانها و تابع هدف در طراحی بهینه بیانگر قابلیت وکارایی مدل ارائه شده در مرحله بهینهسازی است بهطوری که استفاده از مدل برای دادههای یک کرت آزمایشی، توانست راندمان کاربرد و نسبت نفوذ عمقی را 20% ارتقاء داده و راندمانهای نیاز آبی و یکنواختی توزیع را در حد 100% نگهدارد.
مهدی شهسواری گوغری، عباس رضایی استخروییه، محسن ایراندوست، علی نشاط،
جلد 22، شماره 1 - ( 3-1397 )
چکیده
با افزایش روزافزون جمعیت، بهرهبرداری بهینه از منابع آب ضروری است. این تحقیق بهمنظور ارزیابی تأثیر سطوح مختلف آبیاری بر عملکرد، اجزای عملکرد و بهرهوری مصرف آب ذرت دانهای با استفاده از سامانه آبیاری قطرهای (تیپ) یک و دو ردیفه، انجام شد. طرح بهصورت کرتهای خرد شده، در قالب بلوکهای کامل تصادفی با سه تکرار در سال 1391 در حاجیآباد استان هرمزگان اجرا گردید. سه سطح آبیاری (100، 80 و 60 درصد نیاز آبی) بهعنوان عامل اصلی، دو الگوی کارگزاری لولههای آبده (معمولی و یک در میان ثابت) بهعنوان عامل فرعی تیمارهای طرح را تشکیل دادند. نتایج نشان داد: آبیاری با 80 درصد نیاز آبی، نسبت به آبیاری کامل، باعث افزایش 4/1 درصدی عملکرد، 8/1 درصدی وزن هزار دانه، 7/8 درصدی تعداد دانه در ردیف و 13 درصدی تعداد ردیف دانه در بلال گردید. علیرغم برتری عملکرد در الگوی کارگزاری لولههای آبده بهصورت معمولی (56/10055 کیلوگرم در هکتار) بر کارگزاری لولههای آبده بهصورت یک در میان (67/9366 کیلوگرم در هکتار)؛ بهرهوری مصرف آب در کارگزاری لولههای آبده بهصورت یک در میان بیشتر بود (169/1 کیلوگرم در مترمکعب آب). بنابراین خشکی موضعی ریشه با آبیاری به مقدار 80 درصد نیاز آبی گیاه برای ذرت در منطقه توصیه میشود.
محمدعلی گرانمهر، محمدرضا چمنی، کیوان اصغری،
جلد 22، شماره 3 - ( 8-1397 )
چکیده
وقتی که شبکه با کمبود فشار مواجه شود و یا دبی تقاضا در گرهها بیشتر از مقدار طراحی شده باشد، شبکه اغلب نمیتواند تقاضای مورد نیاز در گرهها را بهطور کامل تأمین کند. بررسی رفتار شبکه در این حالت، نیازمند استفاده از روش تحلیل مبتنی بر فشار است. برخلاف تحلیل مبتنی بر تقاضا، در این حالت لازم است برای هر گره معادلهای بین فشار و دبی تقاضا در نظر گرفته شود تا بهطور همزمان با سایر معادلات هیدرولیکی شبکه حل شود. در این پژوهش، سیستم پشتیبان تصمیمگیری جهت تحلیل شبکه به روش مبتنی بر فشار براساس الگوریتم بهینهسازی ازدحام ذرات و شبیهساز هیدرولیکی EPANET توسعه داده شد تا بهتوان بهسادگی رفتار شبکه در شرایط کمبود فشار را شبیهسازی کرد. شبکهای چهار حلقهای از پژوهشهای پیشین انتخاب شد و تحلیل شبکه، براساس روشها و روابط مختلف بین فشار و دبی تقاضا ارائه شده است. نتایج تحلیل شبکه نشان میدهد، مدل ارائه شده بهخوبی مدلهای پیشین بود و در مقایسه با برخی روشها، عملکرد بهتری نیز در همگرایی دارد. استفاده از رابطههای مختلف فشار-تقاضا، تأثیر زیادی در جواب نهایی حاصل از تحلیل مبتنی بر فشار ندارد، درحالیکه اختلاف نتایج حاصل از تحلیل مبتنی برفشار و تحلیل مبتنی بر تقاضا، قابل توجه است.
بهناز راحلی نمین، ثمر مرتضوی، عبدالرسول سلمان ماهینی،
جلد 23، شماره 2 - ( 6-1398 )
چکیده
این مطالعه با استفاده از رویکرد مدلسازی و ابزار پشتیبانی تصمیمگیری Multiple criteria analysis tool (MCAT) با در نظر گرفتن جنبههای مختلف محیط زیستی، اقتصادی و اجتماعی، ترکیب بهینهای از محصولات کشاورزی دیمی ارائه میدهد. چارچوب پیادهسازی رویکرد ارائه شده بر اساس روش تجزیه و تحلیل چند معیاره و الگوریتمهای فراتکاملی است. تولید محصولات کشاورزی کافی و با کیفیت مناسب و درآمد مناسب برای کشاورزان با کمترین آسیب به محیط زیست از اهداف اصلی بهینهسازی محصولات کشاورزی است. هدف اصلی این مطالعه اولویتبندی، بهینهسازی و تخصیص اراضی دیم شهرستان گنبدکاووس استان گلستان برای محصولات راهبردی گندم، جو، کلزا و سویا در دو سناریوی اقتصادی- اجتماعی و محیط زیستی بوده است. بهدلیل در دسترس نبودن اطلاعات و دادههای صحیح میزان مصرف کود و سموم شیمیایی در مزارع منطقه مورد مطالعه، با استفاده از مصاحبه حضوری و چهره به چهره با کشاورزان این دادهها جمعآوری شد. نتایج حاکی از بالا بودن مقدار مصرف کود و سموم در منطقه مورد مطالعه بود. همچنین مصرف برخی از سموم نسبتاً خطرناک و خیلی خطرناک نیز در منطقه مشاهده شد. از آنجا که هدف اصلی در این مطالعه کمینه کردن میزان مصرف آب، کود و سموم و بیشینه کردن سود به هزینه، اشتغالزایی، افزایش عملکرد و میزان تولید ماده خشک است، نتایج نشان میدهد در سناریوی محیط زیستی با تفاوت اندکی در نسبت تخصیص اراضی و میزان سود بهترتیب جو، کلزا و سویا اولویت کشت در منطقه را دارند. این تفاوت اندک حاکی از شرایط بهینه برای کشت این محصولات است و اختلاف سود آنها در سناریو محیط زیستی، مربوط به میزان مصرف کود و سموم در هر یک از محصولات یاد شده است. در سناریوی اقتصادی و اجتماعی نیز بهترتیب کلزا، گندم و جو بالاترین نسبت تخصیص اراضی و میزان سود را دارند. درنهایت رویکرد ارائه شده در این مطالعه با ترکیب جنبههای مختلف محیط زیستی، اقتصادی و اجتماعی ترکیب بهینهای از محصولات کشاورزی در شرق استان گلستان را ارائه میدهد و برنامهریزان را قادر به طراحی سیستم کشت بهینه و مدیریت صحیح در کوددهی و میزان مصرف آب و سموم میکند.
ناصر گنجی خرم دل، معصومه عبدوس، سید محمد حسینی موغاری،
جلد 23، شماره 3 - ( 9-1398 )
چکیده
با توجه به افزایش مصرف آب، توجه به تخصیص منابع بهینه آب نیاز است. در دهههای اخیر، استفاده از روشهای تکاملی هوشمند برای بهینهسازی تخصیص آب گسترش پیدا کرده است. هدف از این مطالعه، توسعه یک مدل برنامهریزی منابع آب برای تعیین کشت مناسب، بهرهبرداری بهینه از منابع آب زیرزمینی و منابع آب و همچنین نحوه تخصیص آب در میان محصولات کشاورزی بهمنظور به حداقل رساندن اثرات جانبی ناشی از کمبود آب و افزایش درامد آن است. در این مطالعه بهمنظور به حداکثر رساندن سود و کاهش حداکثری مصرف آب، براورد نیاز آب به محصول در دورههای مختلف برای بهینهسازی مدیریت الگوهای برداشت و مدیریت آبیاری در کشت در شبکه آبیاری ورامین با استفاده از الگوریتم تکاملی جدید چرخه آب استفاده شد. سپس برای اعتبارسنجی روش، نتایج آن با مدل برنامهریزی خطی و الگوریتم ژنتیک مقایسه شد (9963/0 = 2R) نتایج نشان داد که الگوی کاشت منطقه مطلوب نبوده و کشت محصولاتی نظیر گندم، جو، گوجهفرنگی، خربزه و یونجه به صفر رسیده است. در الگوی جدید، بیشترین سطح زیر کشت به محصولات صنعتی مانند کلزا و پس از آن به خیار و ذرت اختصاص داده شد در حالی که درامد حدود 11 درصد افزایش یافت. علاوهبر آن، مقداری آب در ماههای مختلف در شبکه باقی میماند که میتوان از آنها بهمنظور تزریق به سفرههای زیرزمینی و یا کشت سایر محصولات بر اساس میزان آب موجود استفاده کرد.
محمد جواد اسدی، سعید شعبانلو، محسن نجارچی، محمد مهدی نجفی زاده،
جلد 23، شماره 3 - ( 9-1398 )
چکیده
در این مطالعه، ضریب دبی روزنه های جانبی دایرهای با استفاده از یک روش ترکیبی جدید، مدلسازی شد. ترکیبات انجام شده در این مطالعه، به دو قسمت تقسیم شد: 1) ترکیب دو الگوریتم بهینهسازی ازدحام ذرات (PSO) و الگوریتم ژنتیک (GA) و ارائه الگوریتم PSOGA ، 2) استفاده از الگوریتم ترکیبی PSOGA جهت بهینه سازی شبکه انفیس (ANFIS) و ارائه روش ANFIS-PSOGA. با شناخت پارامترهای مؤثر بر ضریب دبی روزنه های جانبی دایروی، 11 ترکیب مختلف ارائه شد. تحلیل حساسیت انجام شده با استفاده از ANFIS، نشان داد که عدد فرود و نسبت عمق جریان به قطر روزنه (Ym/D) مؤثرترین پارامترها در مدلسازی ضریب دبی شناسایی شدند. همچنین، بهترین ترکیب در براورد ضریب دبی استفاده از متغیرهای فرود جریان (Fr)، نسبت عرض کانال اصلی به قطر روزنه جانبی (B/D)، نسبت ارتفاع تاج روزنه به قطر روزنه (W/D) و نسبت عمق جریان به قطر روزنه (Ym/D) بود. مقادیر MAPE، RMSE و R برای این مدل، به ترتیب برابر 0/021، 0/20 و 0/871 بهدست آمد. پس از انتخاب بهترین ترکیب، عملکرد روش ANFIS-PSOGA با دو روش ANFIS and ANFIS-PSO، مقایسه شد. نتایج نشان داد که روش ANFIS-PSOGA برای مدلسازی ضریب دبی، دارای خطای کمتری بود.
امین عطاردی، حجت کرمی، عبداله اردشیر، خسرو حسینی،
جلد 24، شماره 1 - ( 3-1399 )
چکیده
بهطور کلی طراحیهای مهندسی نیاز به بهینهسازی فاکتورهای مؤثر در پدیده مورد مطالعه دارند که اغلب به روندی پرهزینه و طولانی مدت میانجامد. در این راستا روشهای جدیدی بهوجود آمدهاند که میتوانند بهینهسازی را با تعداد کمتر آزمایشها انجام دهند از اینرو مقرون بهصرفهتر هستند. در این مطالعه سعی شده است از روشهای تاگوچی و تاگوچی-GRA برای طراحی پارامترهای هندسی آبشکن محافظ استفاده شود بهنحوی که بهینهترین عملکرد را در کاهش آبشستگی سری آبشکنها داشته باشد. نتایج حاصل از هر دو روش سطح بهینه برای نسبت فاصله آبشکن محافظ به طول آبشکن اول را برابر با 5/2 و زاویه آبشکن محافظ را 90 درجه نشان میدهند. حال آنکه نسبت طول آبشکن محافظ بهطول آبشکن اصلی در روش تاگوچی 0/8 و در روش تاگوچی–GRA برابر 0/6 بهدست آمد. علاوه بر این با استفاده از آنالیز واریانس مشخص شد که فاصله آبشکن محافظ از آبشکن اول، زاویه آبشکن محافظ و طول آبشکن محافظ بهترتیب بیشترین تأثیر در عملکرد آبشکن محافظ را دارا هستند. نتایج این پژوهش نشان میدهد که هر دو روش توانایی بالایی در بهینهسازی دارند و بنابراین میتوانند در مطالعات مهندسین هیدرولیک مفید واقع شوند.
محمد معین فلاحی، بهروز یعقوبی، فریبرز یوسفوند، سعید شعبانلو،
جلد 24، شماره 3 - ( 9-1399 )
چکیده
بارندگی مهمترین منبع تأمین آب شرب و کشاورزی ساکنین نواحی مختلف کره زمین محسوب میشود. بنابراین شبیهسازی و تخمین این پدیده هیدرولوژیکی از اهمیت بسزایی برخوردار است. در این مطالعه برای اولین بار، بارش درازمدت شهر رشت در طی یک دوره 62 ساله از 1956 تا 2017 بهصورت ماهانه توسط یک مدل هوش مصنوعی ترکیبی بهینهیافته، شبیهسازی شد. برای توسعه مدل هوش مصنوعی ترکیبی (WGEP)، مدل برنامهنویسی بیان ژن (GEP) و تبدیل موجک (Wavelet transform) ترکیب شدند. در ابتدا، تأخیرهای مؤثر دادههای سری زمانی با استفاده از تابع خودهمبستگی شناسایی شدند و با استفاده از آنها برای هر یک از مدلهای GEP و WGEP هشت مدل متفاوت تعریف شد. سپس، نتایج مدلهای GEP تجزیهوتحلیل شدند و مدل برتر GEP و مؤثرترین تأخیرها معرفی شدند. مقادیر شاخص عملکرد (VAF)، ضریب همبستگی (R) و شاخص پراکندگی (SI) برای مدل برتر GEP بهترتیب مساوی با 25/765، 0/508 و 0/709 محاسبه شدند. علاوه بر این، تأخیرهای شماره (t-1)، (t-2)، (t-3) و (t-12) مؤثرترین تأخیرها بودند. در ادامه، اعضای مختلف موجک های مادر نیز بررسی شدند که موجک مادر demy بهعنوان بهینهترین انتخاب شد. همچنین، تجزیهوتحلیل نتایج مدلهای ترکیبی نشان داد که تبدیل موجک عملکرد مدل برنامهنویسی بیان ژن را بهشکل قابل ملاحظهای بهبود بخشید. استفاده از این موجک مادر باعث افزایش سه برابری شاخص عملکرد مدل WGEP برتر شد. علاوه بر این، شاخصهای آماری R و MARE برای مدل WGEP برتر بهترتیب مساوی با 0/935 و 0/862 بهدست آمدند. همچنین مقادیر SI، VAF و ضریب نشساتکلیف برای این مدل بهترتیب برابر با 0/296، 0/394 و 0/858 تخمین زده شدند. نتایج این مطالعه نشان داد که تبدیل موجک عملکرد مدل برنامهنویسی بیان ژن را بهشکل قابل توجهی افزایش میدهد و پیشنهاد میشود تبدیل موجک برای بهبود عملکرد سایر الگوریتمهای هوش مصنوعی در مباحث هیدرولوژیکی مورد استفاده قرار گیرد.
حمزه علی علیزاده، علیرضا حسینی، مریم سلطانی،
جلد 24، شماره 3 - ( 9-1399 )
چکیده
توسعه شبکه آبیاری دشت عباس و انتقال آب سد کرخه بدون توجه به منابع آب زیرزمینی دشت، باعث ماندابی شدن اراضی کشاورزی دشت در سالهای اخیر شده است. هدف از این مطالعه بهینهسازی تلفیق منابع آب سطحی و زیرزمینی دشت عباس برای حداقل کردن مشکلات ماندابی شدن اراضی و دستیابی به حداکثر درآمد خالص دشت بود. برای این منظور ابتدا رفتار آبخوان دشت با استفاده از روش پویایی سیستمها شبیهسازی شد. سپس با استفاده از روش بهینهسازی چندمعیاره مدل Vensim تلفیق آبهای سطحی و زیرزمینی با تابع هدف حداکثرسازی درآمد خالص دشت بهینهسازی شد. زمان شروع مدلسازی سال 1380 و پایان آن سال 1410 و بهمدت 30 سال است. مدل با استفاده از دادههای زمانی سال 1380 تا 1388 واسنجی و با استفاده از دادههای زمانی سال 1388 تا 1395 صحتسنجی شد. نتایج ارزیابیها نشان داد که مدل قادر است متغیرهای کلیدی تراز آب زیرزمینی (ME برابر 60 سانتیمتر، R2 برابر 97 درصد وRMSE برابر 47 سانتیمتر) و شوری آب زیرزمینی (ME برابر0/123 میکروموس بر سانتیمتر، R2 برابر 74 درصد و RMSE برابر 100 میکروموس بر سانتیمتر) را با دقت مناسب شبیهسازی کند. همچنین نتایج مدل بهینهسازی نشان داد که بهینهترین نسبت مصرف آب سطحی و زیرزمینی برای تأمین نیاز کشاورزی دشت عباس بهترتیب 65 و 35 درصد است. بهطور کلی میتوان نتیجه گرفت که با بهینهسازی تلفیق آب سطحی و زیرسطحی با صرفهجویی سالانه حدود 10 میلیون متر مکعب آب میتوان 800 هکتار اراضی جدید را آبیاری کرد.
مهدی فولادی پناه، مهدی ماجدی اصل،
جلد 24، شماره 4 - ( 9-1399 )
چکیده
پیشبینی عمق آبشستگی موضعی بهعنوان پدیدهای پویا و غیرخطی با استفاده از روشهایی با توانایی پیشبینی مناسب همواره مورد توجه پژوهشگران بودهاند. از عوامل مؤثر در اندازۀ حفرۀ آبشستگی، شکل هندسی پایههای پل است. در این پژوهش با استفاده از الگوریتم پشتیبان بردار ماشین و بر مبنای 395 دادۀ صحرایی سازمان زمینشناسی آمریکا و فروهلیچ (1988) در قالب دو سناریو، مقدار عمق آبشستگی سه پایۀ پل استوانهای، نوک تیز و مستطیلی بر اساس ترکیبهای مختلف پارامترهای بیبعد: زاویۀ حملۀ آب (α)، عدد فرود (Fr)، نسبت طول به عرض پایه (ِb / L) ( و نسبت قطر متوسط ذرات رسوبی به عرض پایه (ِb / 50 D) پیشبینی شدند. نتایج پژوهش ضمن تأیید عملکرد قابل قبول الگوریتم SVM برای همۀ پایه ها در هر دو سناریو نشان داد در سناریوی اول و دوم بهینهترین عملکرد مربوط به پایۀ مستطیلی بهترتیب با ضریب همبستگی 0/8702 و 0/8838 و مقدار بیشینۀ Ds(DDR) با مقادیر 0/854 و 1/229 در فرایند تست الگوریتم بودند. همچنین تأثیر مثبت افزایش تعداد دادهها روی عملکرد الگوریتم SVM با افزایش شاخصهای ارزیابی تأیید شد. مقایسۀ نتایج نشان داد الگوریتم SVM مقادیر آبشستگی را بیشتر از مقدار مشاهداتی با خطای مطلق بین 11 تا 35 درصد برآورد کرده است.
محمود اکبری،
جلد 24، شماره 4 - ( 9-1399 )
چکیده
هدف این پژوهش، توسعه یک مدل شبیهسازی- بهینهسازی هیدرولیکی- اقتصادی برای طراحی آبیاری کرتی بود. این مدل شبیهسازی هیدرولیکی (طراحی آبیاری کرتی) را با معادله بیلان حجم، شبیهسازی اقتصادی را از طریق محاسبه مجموع 4 هزینه در طول فصل و بهینهسازی را با الگوریتم فرا ابتکاری چندهدفه NSGAII انجام میدهد. بهمنظور برنامهنویسی، از نرمافزار برنامهنویسی MATLAB استفاده شد. برای بهینهسازی توابع هدف، از بهینهسازی تابعی، چندبعدی، ایستا، مقید، پیوسته، چندهدفه و فرا ابتکاری استفاده شد. متغیرهای تصمیم که از بین ورودیهای شبیهسازی انتخاب شدند، بهگونهای محاسبه شدند که توابع هدف هیدرولیکی (کمینهسازی ترکیب خطی هفت شاخص عملکرد) و اقتصادی (کل هزینه فصل آبیاری بر اساس مجموع هزینههای آب، کارگر، آمادهسازی کرت و حفر نهر) کمینه شود. برای شبیهسازی از اطلاعات یک مزرعه آزمایشی استفاده شد. پس از شبیهسازی اولیه، بهینهسازی مزرعه آزمایشی بهوسیله الگوریتم فرا ابتکاری چندهدفه NSGAII با پارامترهای تنظیم شده انجام شد. بهینهسازی با استفاده از مدل پیشنهادی باعث کاهش (بهبود) توابع هدف نسبت به عملکرد اولیه شبیهسازی شد. در مجموع مدل پیشنهادی که ابزاری تخصصی برای آبیاری کرتی است، با وجود سادگی کارایی مناسبی داشت.
احسان یارمحمدی، سعید شعبانلو، احمد رجبی،
جلد 25، شماره 1 - ( 3-1400 )
چکیده
بهینهسازی مدلهای هوش مصنوعی از اهمیت بسزایی برخوردار است زیرا باعث بهبود عملکرد این مدلها و افزایش انعطاف آنها میشود. در این مطالعه، عمق آبشستگی در مجاورت تکیه پلها به شکلهای مختلف توسط مدل ANFIS و ANFIS-Genetic Algorithm (GA) تخمین زده شد. بهعبارت دیگر، برای بهینهسازی توابع عضویت مدل ANFIS از GA استفاده شد که عملکرد مدل ANFIS بهشکل قابل توجهی بهبود یافت. در ابتدا، پارامترهای تأثیرگذار بر روی عمق آبشستگی در اطراف تکیهگاه پلها تعریف شدند. سپس با استفاده از این پارامترهای ورودی، یازده مدل مختلف برای هر یک از مدلهای ANFIS و ANFIS-GA تولید شدند. سپس با تجزیه و تحلیل نتایج این مدلها، مدل برتر برای هر یک از روشهای ANFIS و ANFIS-GA زنتیک معرفی شدند. بهعنوان مثال، مقدار ضریب همبستگی و شاخص پراکندگی برای مدل ANFIS بهترتیب برابر با 0/979 و 0/070 و برای مدل ANFIS-GA نیز بهترتیب مساوی با 0/986 و 0/056 محاسبه شدند. علاوه بر این، نسبت اختلاف متوسط برای مدلهای برتر ANFIS و ANFIS-GA بهترتیب مساوی با 0/984 و 0/988 بودند. بنابراین نشان داده شد که مدلهای ترکیبی ANFIS-GA دقت بیشتری در مقایسه با مدلهای ANFIS داشتند. همچنین، تحلیل حساسیت نشان داد که عدد فرود (Fr) و نسبت عمق جریان به شعاع حفره آبشستگی (h/L) بهعنوان مؤثرترین پارامترهای ورودی برای تخمین عمق آبشستگی در مجاورت تکیهگاه پلها شناسایی شدند.
محمد قدس پور، مهدی سرائی تبریزی، علی صارمی، حمید کاردان مقدم، محمود اکبری،
جلد 25، شماره 3 - ( 9-1400 )
چکیده
استفاده از مدل¬های شبیه¬سازی- بهینه¬سازی ابزار ارزشمندی برای انتخاب الگوی کشت مناسب هستند. هدف اصلی این تحقیق، توسعه یک مدل شبیه¬سازی- بهینه¬سازی دوهدفه برای تعیین الگوی کشت و تخصیص آب است. این مدل پس از شبیه¬سازی حالات مختلف الگوی کشت، بهینهسازی را با الگوریتم فراابتکاری چندهدف شیرمورچه MOALO)) انجام میدهد. بر این اساس متغیرهای تصمیم شامل زمین و آب تخصیصیافته به دورههای ده روزه رشد گیاهان به¬گونه ای طراحی شدند که حداقل بهرهبرداری از منابع آب و حداکثرسازی اقتصادی به عنوان توابع هدف مشخص شدند. مدل توسعهیافته برای شبیه¬سازی و بهینه¬سازی الگوی کشت با سطح زیرکشت 5500هکتار و تخصیص آب دشت سمنان با آب تجدیدپذیر به میزان 60/8 میلیونمترمکعب استفاده شد. سناریویهای برداشت 80 (GW80) و 100 (GW100) درصد از آب تجدیدپذیر زیرزمینی و سناریوهای تغییر در الگوی کشت موجود 30 (AC30) و 60 (AC60) درصد در نظر گرفته که هر یک از این 4 سناریو با الگوریتم MOALO شبیهسازی شدند. بهینه¬سازی با استفاده از مدل پیشنهادی در چهار سناریو، باعث بهبود توابع هدف آبی و اقتصادی نسبت به عملکرد اولیه شبیه¬سازی شد. نتایج نشان داد که چهار سناریوی پیشنهادی با کمینهسازی تابع هدف آبی و بیشینه سازی تابع هدف اقتصادی نسبت به وضع موجود(شبیه سازی) بدست آمده است. در مجموع مدل پیشنهادی که ابزاری تخصصی برای بهینه¬سازی الگوی کشت زراعی با تخصیص آب است، با وجود سادگی کارایی بسیار مناسبی داشت.
فاطمه قاسمی سعادت آبادی، شاهرخ زند پارسا، مهدی مهبد،
جلد 25، شماره 4 - ( 9-1400 )
چکیده
در مناطق خشک و نیمه¬خشک، مدیریت منابع آب و بهینه سازی¬مصرف آب در تأمین نیاز آبی از اهمیت ویژه¬ای برخوردار است. به¬منظور بهینه¬سازی مصرف آب در مزرعه باید از میزان تبخیر- تعرق واقعی آگاه بود تا علاوه بر اجتناب از بروز تنش خشکی و کاهش محصول، از مصرف بیش از اندازه آب نیز جلوگیری شود. ازآنجایی که برآورد تبخیر- تعرق واقعی گیاه با استفاده از روش¬های سنتی در مناطق وسیع امکان¬پذیر نیست. بنابراین، استفاده از الگوریتم¬های سنجش از دور برای برآورد آن، دراین مناطق توصیه می¬شود. در این تحقیق،
تبخیر- تعرق واقعی گندم با استفاده از الگوریتم METRIC (الگوریتم تهیه نقشه تبخیر- تعرق با توان تفکیک بالا به همراه واسنجی درونی)، داده های هواشناسی و تصاویر ماهواره Landsat8 در اراضی دانشکده کشاورزی دانشگاه شیراز در سال 1396-1395 برآورد شد. در فرایند اجرای مدل متریک، جهت محاسبه مقدار شار گرمای محسوس مزرعه گندم که به تازگی آبیاری شده بود به عنوان پیکسل سرد انتخاب شد و در نهایت مقدار تبخیر- تعرق با استفاده از آن برآورد شد. مقادیر حداکثر تبخیر- تعرق برآورد شده با الگوریتم METRIC با استفاده از مقادیر تهیه شده از مدل واسنجی¬شده AquaCrop با دقت خوبی با NRMSE (ریشه متوسط مربع خطای نرمال شده) برابر 12/0 اعتبارسنجی شد. درنهایت با استفاده از مقادیر برآوردشده تبخیر- تعرق از تکنیک سنجش از دور با مدل متریک، حجم آب آبیاری و مقدار کل محصول اندازه-گیری شده، بهرهوری تبخیر-تعرق و بازده آبیاری برای تمام مزارع گندم به وسعت 179 هکتار به ترتیب برابر 0/86 کیلوگرم بر مترمکعب و 75% برآورد شد.
سعید آزادی، حامد نوذری، صفر معروفی، بهزاد قنبریان،
جلد 27، شماره 3 - ( 9-1402 )
چکیده
یکی از راهکارهای توسعه کشاورزی، استفاده مطلوب از شبکههای آبیاری و زهکشی است که منجر به بهرهوری بیشتر و حفظ محیطزیست خواهد شد. در تحقیق حاضر به کمک روش تحلیل پویایی سیستم مدلی بسط داده شد تا بتواند با نظر گرفتن مسائل زیستمحیطی، سطح زیر کشت محصولات زراعی شبکه آبیاری و زهکشی شهید چمران واقع در استان خوزستان را شبیهسازی کند. بهمنظور بررسی اعتبار مدل، از آزمون حدی و آنالیز حساسیت استفاده شد. نتایج نشاندهنده عملکرد مناسب مدل و وجود ارتباط منطقی بین پارامترهای آن بود. همچنین بهمنظور تعیین سطح زیر کشت بهینه محصولات زراعی شبکه شهید چمران، با اهداف محیطزیستی و کمینه کردن میزان نمک خروجی از زهکشها، الگوی کشت محصولات این شبکه در دو حالت تغییر غیر پلکانی و تغییر پلکانی تعیین شد. نتایج نشان داد میزان نمک خروجی بهینهسازی شده از شبکه در هر دو حالت پلکانی و غیر پلکانی در مقایسه با وضع موجود در منطقه کاهش یافته است. مقدار نمک کل در وضع موجود، از سال 1392 تا 1396 بهترتیب برابر با 2799، 2649، 2749، 2298 و 2004 تن بر روز بوده است که پس از بهینهسازی، در حالت پلکانی 2739، 2546، 2644، 2223 و 1952 تن بر روز و در حالت غیرپلکانی 2363، 2309، 2481، 2151 و 1912 تن بر روز بهدست آمد. نتایج نشان میدهد که حالت غیرپلکانی با توجه به محدودیتهای در نظر گرفته شده برای آن، در کاهش نمک خروجی موفقتر از حالت پلکانی عمل کرده است. آنالیز نتایج نشاندهنده موفقیت مدل در بهینهسازی و دستیابی به اهداف مورد نظر بود. لذا میتوان گفت، مدل حاضر در شبیهسازی و بهینهسازی شبکه آبیاری، الگوی کشت آن و تعریف سایر سناریوها از دقت خوبی برخوردار است.
همایون ابراهیمی گلبوسی، الهام فاضل نجف آبادی، محمد شایان نژاد،
جلد 28، شماره 2 - ( 6-1403 )
چکیده
آبیاری سطحی یکی از رایجترین روشهای آبیاری است، اما به دلیل بهرهوری کم، تلفات آب در این سیستم چشمگیر است. برای طراحی دقیق و مناسب آبیاری سطحی اطلاع از خصوصیات و ضرایب نفوذ آب در خاک ضروری است. یکی از معادلات استفادهشده در این زمینه، معادله نفوذ فیلیپ است. در این مطالعه ضرایب نفوذ معادله فیلیپ و همچنین ضریب زبری مانینگ در آبیاری نواری بر اساس مقایسه منحنی پیشروی واقعی با منحنی پیشروی محاسبهشده با مدل هیدرودینامیک بهصورت بهینه تعیین و نتایج آن با روش استوانه مضاعف و روش دونقطهای ابراهیمیان و همکاران (5) مقایسه شد. حجم نفوذ واقعی از تفاضل حجم ورودی و حجم خروجی بهدست آمد. خطای روش یادشده در محاسبه حجم نفوذ 5/53 درصد بود. این درحالی است که خطا در روش استوانه مضاعف59/62 درصد و خطا در روش دونقطهای ابراهیمیان و همکاران (5) 19/08 تعیین شد. در خاکهای بافت سنگین هر چه طول نوار بیشتر شود، دقت روش در برآورد ضرایب فیلیپ بیشتر میشود، درحالی که در خاکهای بافت سبک هر چه زمان پیشروی که علاوه بر طول تابعی از نفوذپذیری، دبی ورودی و شیب کف بستر است بیشتر شود، دقت روش در برآورد ضرایب نفوذ فیلیپ بیشتر میشود.
سجاد اشکواری، سمیه جنت رستمی، افشین اشرف زاده،
جلد 29، شماره 1 - ( 2-1404 )
چکیده
در این مطالعه، یک مدل مفهومی مبتنی بر سیستم پویا برای بهینهسازی مدیریت آب، زمین و تولید محصولات کشاورزی (چای و برنج) در نواحی آبیاری شبکه آبیاری و زهکشی سفیدرود توسعه داده شد. بهمنظور شناخت رفتار شبکه و تهیه مدل شبیهسازی سیستم از یک مدل مفهومی مبتنی بر مدل پویایی سیستم استفاده شد که در محیط MATLAB/Simulink شبیهسازی مدل انجام شد. در ادامه با استفاده از روش بهینهسازی الگوریتم ژنتیک مدل بهینهسازی سیستم مورد مطالعه بهصورت یک مدل چندهدفه توسعه داده شد و سپس با استفاده از روش وزندهی توابع هدف، شرایط مختلف مدیریتی اجرا شد. نتایج نشان داد که انتخاب بهترین پاسخ از مدلهای بهینهسازی چندهدفه به مقادیر وزنی توابع هدف وابسته است و با تغییر این مقادیر، تصمیمگیرندگان میتوانند پاسخهای متنوعی برای مسائل پیچیده بهینهسازی ارائه دهند. مدل بهینهسازی با ترکیب وزنی مختلف، سطح زیر کشت و تخصیص آب را بهگونهای تعیین میکند که کمبود آب کمینه و عملکرد محصولات بیشینه شود. علاوه بر این، یافتهها حاکی از آن است که کانالهای شبکه آبیاری نقش حیاتی در تأمین نیاز آبی دارند و تخصیص عادلانه آب برای جلوگیری از برداشت بیرویه و پیامدهای منفی مانند پیشروی آب شور و فرونشست زمین ضروری است. مطالعه نشان میدهد که بهترین راهکار به شرایط محلی و سیاستهای تصمیمگیرندگان بستگی دارد. برای دستیابی به بیشترین سود اقتصادی و پاسخگویی به نیازهای آب، پیشنهاد میشود از ترکیب وزنی نزدیک به استفاده شود. درنهایت، این مدل به مدیران و تصمیمگیرندگان کمک میکند تا با تغییر سطح زیر کشت و بهرهبرداری بهینه از منابع آب، کمترین میزان کمبود آبی را در منطقه ایجاد کنند.
میثم باقری فر، مریم حافظ پرست،
جلد 29، شماره 4 - ( 10-1404 )
چکیده
پیشبینی جریان رودخانه یکی از جنبههای کلیدی هیدرولوژی است که نقش بسزایی در مدیریت منابع آب، کاهش خطرات ناشی از سیل و برنامهریزی کشاورزی ایفا میکند. هدف اصلی این مطالعه، شبیهسازی دقیق و پیشبینی جریان ماهانه رودخانه رازاور در استان کرمانشاه، با توسعه و ارزیابی مدل ترکیبی ماشین یادگیری افراطی (ELM) بهینهسازیشده توسط الگوریتمهای فراابتکاری نهنگ (WOA) و ملخ (GOA) است. برای این منظور، دادههای ماهانه جریان رودخانه، بارندگی، تبخیر و دما برای یک بازه زمانی ۱۰ساله با گام زمانی ماهانه جمعآوری و در بازه عددی صفر تا یک نرمالسازی شدند. 80 درصد دادهها برای آموزش و 20 درصد باقیمانده برای ارزیابی مدلها استفاده شد. عملکرد مدلها با شاخصهای آماریNSE ، RMSE و R² سنجیده شد. ابتدا مدل پایه ELM با استفاده از روش سعی و خطا برای تنظیم وزنهای بین لایههای پنهان و خروجی توسعه یافت. سپس، الگوریتمهای WOA و GOA برای بهینهسازی وزنها به کار گرفته شدند. نتایج نشان داد که مدل پایه ELM نسبت به مدلهای بهینهسازیشده عملکرد ضعیفتری دارد (آموزش:0/1427=R2=0/7911 ،NSE=0/7795 ،RSME ، تست: 0/1406=R2=0/7916 ،NSE=0/7811 ،RSME. مدل GOA-ELM نسبت به مدل ELM عملکرد بهتر اما نسبت به مدل WOA-ELM عملکرد ضعیفتری داشت (آموزش:0/1366 =R2=0/7922 ،NSE= 0/7855 ،RSME ، تست: 7R2=0/7925 ،NSE=0/7859 ،0/1328= .(RSME مدل WOA-ELM نسبت به همه مدلها عملکرد بهتری دارد (آموزش: 0/1215=R2=0/793 ،NSE=0/7869 ،RSME،تست: 0/1165 =R2=0/7933 ،NSE=0/7872 ،RSME). این پژوهش نشان میدهد که الگوریتمهای بهینهسازی فراابتکاری به دلیل توانایی جستجوی جامع و جلوگیری از گرفتار شدن در بهینههای محلی، نقش مهمی در بهبود عملکرد مدلهای پیشبینی جریان رودخانه دارند. یافتههای این مطالعه، بر اهمیت بهکارگیری این تکنیکها در مدیریت منابع آب و برنامهریزی پایدار تأکید میکند و زمینهساز پژوهشهای آتی در این حوزه خواهد بود.
امیرمهدی بیات، محمد شایان نژاد، محمود اکبری،
جلد 30، شماره 1 - ( 1-1405 )
چکیده
مدلهای ریاضی ابزار مناسبی برای طراحی آبیاری سطحی هستند. مدل EDOSIM بهعنوان یک مدل شبیهسازی - بهینهسازی آبیاری سطحی، از شبیهسازی با مدل بیلان حجمی و بهینهسازی فراابتکاری بهره میبرد. در این مطالعه با هدف بهبود شبیهسازی فاز پیشروی در مدل EDOSIM، مدل هیدرودینامیک کامل جایگزین مدل بیلان حجمی برای طراحی آبیاری جویچهای شد و منجر به توسعه مدل EDOSIM-HD شد. بدینمنظور معادلات سنت - ونانت با استفاده از شمای ضمنی تفاضل محدود پرایزمن، گسسته و به مجموعهای از معادلات غیرخطی در قالب دستگاه معادلات تبدیل شدند. دستگاه معادلات حاصل با استفاده از روش نیوتن - رافسون، خطی و با استفاده از روش ماتریس اسپارس حل شد. نتایج حاصل با نرمافزار SIRMOD بهمنظور اعتبارسنجی شبیهسازی مقایسه شد. با استفاده از حلگر particleswarm جعبهابزار بهینهسازی نرمافزار MATLAB، متغیر تصمیم دبی ورودی بهمنظور بهینهسازی تابع هدف هیدرولیکی متشکل از راندمان، کفایت و یکنواختی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج در مزرعه مطالعاتی نشان داد در شبیهسازی اولیه با دبی ورودی 1/4 لیتر در ثانیه، زمانهای مهم آبیاری، حجم نفوذ، شاخصهای عملکرد، نیمرخها و آبنمودها، هدررفت عمقی حدود 50 درصدی آب را نشان دادند. همچنین نتایج مدل EDOSIM-HD نسبت به مدل EDOSIM به مدل هیدرودینامیک نرمافزار SIRMOD نزدیکتر بود. با بهینهسازی و افزایش دبی بهینه (1/8 لیتر در ثانیه) نسبت به دبی اولیه، کاهش زمانهای پیشروی، قطع جریان، تخلیه و پسروی و عدم تغییر زمان مورد نیاز نفوذ رخ داد. کاهش حجم نفوذ نیز بهواسطه اعمال دبی بیشتر در زمان کمتر صورت گرفت. تمامی شاخصهای عملکرد نیز به وضع بهینه خود نزدیکتر شدند؛ به جز نسبت رواناب پایاب (TWR) که افزایش اندک 11 درصدی آن (به خاطر دبی بیشتر)، نسبت به کاهش شدید 22 درصدی نسبت نفوذ عمقی (DPR) و افزایش 10 درصدی راندمان کاربرد (Ea) قابل اغماض بود. در مجموع با توجه به شاخصهای عملکرد حاصله در اعتبارسنجی با SIRMOD، شبیهسازی مدل EDOSIM-HD در فاز پیشروی طراحی آبیاری جویچهای، بهتر از مدل EDOSIM بود.
