تحقیقات منابع آب ایران
سال:1387 | دوره:4 | شماره:2 (مسلسل 11) |تعداد مقالات:9

تصمیم گیری یک امر ضروری در بسیاری از زمینه ها از جمله: مالی، مهندسی، پزشکی و ... است. تصمیم گیری چند معیاره و تصمیم گیری گروهی دو روش قوی و پرکاربرد برای حل مسایل تصمیم گیری و انتخاب بهترین گزینه از بین گزینه های موجود است. تصمیم گیری گروهی نظر شرکت کننده های مختلف را اخذ و این نظرات را برای رسیدن به یک اجماع گروهی مناسب با یکدیگر تجمیع می کند.در این مقاله ضمن بررسی تصمیم گیری گروهی فازی، یک الگوریتم جدید جهت تصمیم گیری گروهی فازی بر مبنای توافق گروهی ارایه می گردد. با استفاده از این الگوریتم تصمیم گیران قادرند نظرات و ارزیابی های خود از گزینه ها و همچنین اهمیت شاخص ها را به چهار صورت مختلف: -1 رتبه بندی گزینه ها -2 رابطه اولویت فازی -3 رابطه اولویت چندگانه -4 تابع مطلوبیت ارایه نمایند. در این الگوریتم، نظرات مختلف شرکت کنندگان پس از همگن سازی، با استفاده از یک عملگر تجمیعی با یکدیگر تجمیع شده و پس از برآورد میزان توافق گروهی، گزینه برتر انتخاب می گردد. علاوه بر این، تصمیم گیران قادرند نظرات و ارزیابی های خود از گزینه ها و اهمیت شاخص ها را در هر مرحله تا رسیدن به توافق گروهی مناسب، مورد بازنگری و اصلاح قرار داده و تصمیم نهایی را بر اساس توافق گروهی بین کلیه اعضا انتخاب نمایند. کارایی این الگوریتم در مدیریت و برنامه ریزی منابع آب، با استفاده از یک مطالعه کاربردی در انتخاب بهترین گزینه از بین 13 گزینه، برای تامین آب یک منطقه با استفاده از منابع آبهای زیرزمینی مورد بررسی قرار گرفته است. کاربرد الگوریتم مزبور در اولویت بندی 13 گزینه استحصال منابع آب زیرزمینی نشان داد که با تعامل بین تصمیم گیران و بازنگری تصمیم گیران با کمترین درجه توافق، می توان به یک تصمیم جمعی با درجه توافق معقول و از پیش تعیین شده دست یافت.

پیش بینی در زمان واقعی جریان رودخانه ها در بهره برداری بهینه از سیستم های منابع آب و به ویژه سدهای مخزنی به عنوان پیش نیازهای اصلی و اساسی مطرح هستند ولی به دلیل پیچیدگی بالای وقایع هیدروکلیماتولوژی، انجام پیش بینی در زمان واقعی بسیار دشوار و غالبا توام با خطا می باشد. این امر باعث شده کارهای زیادی برای دست یافتن به مدل های پیش بینی کوتاه مدت جریان رودخانه ها و به ویژه جریان ورودی مخازن سدها انجام گیرد و به تبع آن مدل های متنوعی تهیه و ارایه شده است. در حوضه کارون به دلیل تعدد سدهای بزرگ ساخته شده یا در دست ساخت و اهمیت بالای تولید بهینه برق آبی در این حوضه، انجام پیش بینی جریان ورودی به مخازن در زمان واقعی اهمیت ویژه ای داشته لذا در این تحقیق رودخانه کارون به عنوان نمونه موردی انتخاب شده و پیش بینی در زمان واقعی جریان ورودی به مخزن کارون 3 در دوره زمانی ابتدای آذر تا پایان اسفندماه 1383 که مصادف با آبگیری مخزن سد کارون 3 بود، به روش تلفیقی تکنیک اتورگرسیو و پیش بینی های بارندگی انجام گرفت. در این روش که بر اساس روند تغییرات دبی روزانه ورودی به مخزن سد کارون 3 در یک دوره پنج روزه قبلی، دبی روزهای بعدی پیش بینی می گردد، جهت ایجاد یک ارتباط منطقی با شرایط دوره آتی مورد نظر، چندین سری اعداد تصادفی تولید شده و یکی از این سری اعداد تصادفی که بیشترین تطابق را با روند بارندگی های روزهای آتی دارد انتخاب گردید. همچنین به منظور مقایسه نتایج، پیش بینی جریان با روش اتورگرسیو ساده نیز انجام گرفت. نتایج حاکی از آنست که خطای روش پیشنهادی برای روزهای غیر بارانی 12.7 درصد و در روزهای بارانی 31.8 درصد بوده است و بطور میانگین خطای این روش در 109 روز پیش بینی انجام گرفته برابر 21 درصد بدست آمد که در مقایسه با روش اتورگرسیو ساده که دارای خطای متوسط 30 درصد بود، دارای دقت بیشتری می باشد.

یکی از روشهای نوظهور در حل مسایل مهندسی جهت مدل سازی سیستم هایی که دارای پیچیدگی زیاد یا عدم صراحت بوده و یا داده های کافی از آنها موجود نیست، استفاده از تئوری مجموعه های فازی از جمله سیستم می باشد. مزیت اصلی این تکنیک نسبت به استنتاج فازی روش های رایج، این است که این سیستم بر اساس قواعد اگر - آن گاه بنا نهاده شده است و قادر به تعیین ارتباط بین متغیرهای ورودی و خروجی با استفاده از قواعد مزبور می باشد. در تحقیق حاضر نیز، با استفاده از سیستم استنتاج فازی و بر اساس دبی، درجه حرارت و بارش ماهانه، سری پیوسته ای از دبی جریان رودخانه و هر یک از متغیرهای مذکور تشکیل و تاثیر هر یک از متغیرهای فوق در توالی های زمانی گذشته بر روی میزان دبی جریان رودخانه در ماه های آینده بررسی شد و میزان دبی رودخانه در ماه های آینده پیش بینی شد.

بخش عمده ای از تحقیقات هیدرولوژی بر مدل سازی فرایند پویا و غیرخطی بارش - رواناب متمرکز است. تبدیل بارش به رواناب در عرصه حوضه به طور قطع شامل روابط غیر خطی پیچیده ای است که حاصل تعامل مجموعه ای از فرآیندهای هیدرولوژیکی مختلف می باشند. به این لحاظ به نظر می رسد که مدل سازی استوکاستیک فرایند نسبت به مدل سازی قطعی آن منطقی تر است. در این تحقیق جهت اجتناب از به کارگیری فرضیات اثبات نشده و بعضا گمراه کننده در جداسازی سری های زمانی بارش و رواناب به مولفه های مجزای بارش مازاد و رواناب مستقیم، بارش کل در مقابل رواناب کل مدل گردید.استفاده از مدل تابع انتقال با یک متغیر ورودی (بارش) و یک متغیر خروجی (رواناب)، انتقال آن به سیستم معادلات فضای حالت و نهایتا بهره گیری از روش استوکاستیک مدل سازی اطلاعات محور سببی مبتنی بر الگوریتم برگشتی صافی کالمن، برخورد این تحقیق در شناسایی رابطه غیر خطی بین بارش و رواناب بوده است. رهیافت فوق بر حوضه خرسان از زیرحوضه های اصلی کارون بزرگ اجرا گردید. برقراری تناسب بین پارامترهای واسنجی شده و خصوصیات روندیابی جریان در حوضه، آشکار کننده یک طبیعت موازی محتمل در این زیرحوضه بود. نهایتا جهت کمی سازی اعتمادپذیری مدل شناسایی شده، تحلیل حساسیت بر اساس روش شبیه سازی مونت کارلو اجرا گردید.

در این پژوهش تواتر و تداوم روزهای بارانی شهر تبریز بر اساس قوانین احتمالی، به صورت فرآیندهایی تصادفی و با استفاده از تکنیک زنجیره های مارکوف در معرض تحلیل قرار گرفت. برای دستیابی به این مقصود از آمار بارش روزانه مربوط به 55 سال (1951-2005) ایستگاه تبریز بهره گرفته شد. آمار مزبور بر اساس ماتریس شمارش تغییر حالت روزهای بارانی و فاقد بارش مرتب شده، سپس ماتریس احتمال تغییر وضعیت بر اساس روش درستنمایی بیشینه محاسبه گردید. با توان های مکرر این ماتریس، احتمال پایا و دوره بازگشت روزانه هر یک از دو حالت بارش - خشکی برآورد شد. دوره های بازگشت بارش حدود 5 روز و دوره بازگشت خشکی حدود 1 روز برآورد گردید. در واقع احتمال وقوع بارش در هر روز 0.2206 و احتمال عدم وقوع آن 0.7794 بدست آمد. سپس دوره بازگشت تداوم روزهای بارانی 1 تا 5 روزه برای دوازده ماه سال محاسبه گردید. بیشترین احتمال وقوع روزهای بارانی طی بهار (بویژه ماه مه) بوده است. برای مثال دوره بازگشت دو روز بارانی متوالی در ماه مه حدود 2.5 روز است.

در سال های اخیر بررسی های گسترده ای بر روی مساله استفاده بهینه از منابع آب انجام شده است. یکی از موضوعات مورد بررسی در این زمینه تهیه مدل پیش بینی مصرف کوتاه مدت آب جهت مدیریت مناسب تقاضا می باشد. در این مقاله با توجه به تاثیرپذیری مصرف کوتاه مدت آب از عوامل آب و هوایی و همچنین وجود الگوی مصرف مشابه در روزهای متوالی، دو مدل به روش سری های زمانی جهت پیش بینی کوتاه مدت مصرف آب شهری تهران تهیه شده است. در مدل اول با تجزیه سری زمانی مصرف روزانه آب به مولفه های روند، تغییرات فصلی، تغییرات تصادفی و تعیین هر یک از آنها با استفاده از روش رگرسیون، پیش بینی انجام می شود. در مدل دوم با استفاده از مدل های ترکیبی اتورگرسیو و میانگین متحرک فصلی، الگوی مصرف در گذشته شناسایی شده و با فرض اینکه در آینده نیز این الگو ادامه داشته باشد، از آن برای پیش بینی مصرف آب استفاده می شود. در نهایت نتایج دو مدل تهیه شده با نتایج واقعی مقایسه شده است که توانایی این مدل ها را برای پیش بینی مصرف کوتاه مدت آب شهری تهران نشان می دهد. از بین این دو، مدل پیشرفته دارای خطای کمتری برای داده های شهر تهران می باشد.

در این مقاله الگوریتم عددی حجم محدود برای مدل سازی جریان گذرای لزج غیر قابل تراکم همراه با سطح آزاد ارایه شده است. برای حل میدان سرعت و فشار از روش گام جزیی استفاده گردیده است. به علاوه، به منظور مدل سازی مناسب تغییر شکل های پیچیده در سطح آزاد مثل شکست موج (که در کاربردهای عملی بسیار اتفاق می افتد) روش حجمی و حل معادله انتقال نسبت حجمی بکار برده شده است. استفاده از روش مذکور، به خصوص در زمانی که دو فاز سیال با اختلاف نسبت حجمی بالا (مثل آب و هوا) در میدان محاسباتی وجود داشته باشند، با مشکلاتی مثل نوسانات غیر فیزیکی میدان سرعت در ناحیه فصل مشترک دو فاز سیال همراه است. در این مقاله، با ارایه میانیابی جدید خط شکسته برای گسسته سازی جمله انتگرال فشار که در معادلات ناویر - استوکس ظاهر می شود، این مشکل حل شده و نتایج بسیار مناسبی در مدل سازی ها بدست آمده است. برای بررسی دقت و صحت الگوریتم پیشنهادی از مساله ناپایداری رایلی - تیلور استفاده گردیده است. در مساله دیگر، شکستن دیواره آب درون مخزن در دو حالت بدون مانع و با مانع مورد بررسی قرار گرفته است. مقایسه نتایج عددی و آزمایشگاهی، بیانگر توانایی رویه مورد استفاده و اهمیت مدل سازی دو فاز سیال (در مقابل مدل سازی یک فاز) برای نزدیک شدن به مدل سازی واقعی می باشد.

شباهت های زیاد جریان الکتریسیته و مایعات، باعث شده تا برای تشریح برخی پدیده ها در علم برق از نحوه رفتار مایعات الهام گرفته شود. با توجه به نزدیکی الکتریسیته و هیدرولیک، می توان هیدرولیک را از منظری نو و با رویکردی الکتریکی تشریح نمود. در تحقیق حاضر، با دیدگاهی جدید، اقدام به تعریف جزییات دوگان های مشابه پدیده های الکتریکی در هیدرولیک گردید. عناصر و پدیده های اساسی ارایه و تعریف شدند که از آن جمله تعریف معادل برای میدان مغناطیسی در هیدرولیک و معادل الکتریکی سیستم لوله - سیال می باشد. برخی روابط شناخته شده هیدرولیکی با استفاده از فرمول های الکتریکی به دست آمده اند. فرمول های سیالات به شکل مرسوم در الکتریک تنظیم و دسته بندی شده و مثال هایی از شماتیک سیستم های سیالاتی ارایه گردیده است.