سیستم های توزیع آب ساختار پیچیده ای دارند که شامل برنامه ریزی پمپ ها، تنظیم سطوح آب در مخازن و تحویل آب با جریان و فشار مناسب به مشتریان می شود. برنامه ریزی برای پمپ ها از جمله وظایف اصلی عملکرد سیستم توزیع آب است که اثر مهمی بر هزینه های عملیاتی دارد. در این پژوهش، یک مدل بهینه سازی برای برنامه ریزی زمان کار پمپ ها با هدف کاهش مصرف انرژی معرفی می گردد. این مدل قابلیت محدودسازی تعداد دفعات روشن و خاموش شدن پمپ­ها را دارد و زمان کار پمپ ها را به عنوان متغیرهای گسسته (متغیرهای دودویی) و مقدار جریان در هر لوله را به عنوان متغیر پیوسته در دوره برنامه ریزی بکار می­ گیرد. برای دستیابی به این مدل، ابتدا مسئله به عنوان یک مسئله برنامه ریزی غیرخطی آمیخته مدل سازی شد، سپس با استفاده از تکنیک های خطی سازی به یک مدل بهینه سازی خطی آمیخته تبدیل گردید. عملکرد مدل پیشنهادی با استفاده از یک مثال کاربردی مورد ارزیابی قرار گرفت. بررسی نتایج نشان می دهد که استفاده از روش بهینه سازی پیشنهادی منجر به کاهش هزینه های انرژی در حدود  16 درصد و افزایش کارایی سیستم توزیع آب می گردد.

در شرایط جریان گذرا رفتار خطوط انتقال آب بر اساس مشخصات آنها تغییر می یابد. در پژوهش حاضر فشار با یک فشارسنج حساس و سریع در خطوط انتقال آب بوکان و پیرانشهر اندازه گیری شد. شبیه سازی با استفاده از نرم افزار بنتلی همر انجام پذیرفت. افت اصطکاک با روش های مختلف محاسبه شد. نتایج نشان داد که روش ناپایدار ویتکوفسکی در مقایسه با سایر روش ها، حداقل خطا را دارد. افزایش سرعت موج، بر فشارهای حداکثر، اثر مستقیم و بر فشارهای حداقل، اثر معکوس داشت. در خط انتقال کوتاه تر، کاهش سرعت موج بر فشار حداکثر، اثر مستقیم و بر فشار حداقل اثر معکوس داشت. خط انتقال طولانی احتمال تخریب بیشتری داشت و حداقل و حداکثر فشار در پریود اول به وقوع پیوست. خط انتقال با طول کمتر دارای نوسانات فشار سریع تری بود و حداقل فشار در پریود اول رخ نداد. تطابق از نظر پریود زمانی در زمان های ابتدایی وجود داشت و در خط انتقال با طول زیاد تا انتهای داده برداری حفظ شد. با گذر زمان این تطابق در خط انتقال کوتاه تر حذف شد.

مقاله حاضر به برنامه ریزی بهینه ایستگاه پمپاژ فاضلاب در شرایط جریان متغیر با مدل ترکیبی الگوریتم ژنتیک و شبکه عصبی می پردازد. این تحقیق بر سرعت دورانی پمپ و الگوی مکرر دبی جریان ورودی تمرکز دارد. با توجه به داده های اندازه گیری شده در ایستگاه پمپاژ زابل بصورت ساعتی، خواص آماری دبی با توزیع لوگ نرمال شبیه سازی می شود. بر اساس روش بهینه بر گرفته از الگوریتم ژنتیک، روابط هیدرولیکی مربوط به پمپاژ، متغیر های دبی، هد، توان و راندمان طرح بهینه می گردد. بر اساس داده ای بهینه حاصل از طراحی شامل مدل دبی پمپاژ، دبی ورودی، ارتفاع استاتیکی و ارتفاع پمپاژ، یک مدل شبکه عصبی برای شبیه سازی سرعت دوران پمپ توسعه داده می شود. در واقع داده های حاصل از مدل ترکیبی شبکه عصبی و الگوریتم ژنتیک، میزان انرژی بهینه شده و راندمان پمپ محاسبه می گردد. نشان داده میشود که نتایج جریان متغیر، راندمان بالاتری نسبت به جریان ثابت دارد. نتایج به-خوبی دقت شبکه عصبی را در شبیه سازی میزان سرعت دوران پمپ نشان می دهد. میزان R2 در ایستگاه پمپاژ زابل از 97/0 تا 1 تغییر کرد.

یکی از ملزومات آبیاری تحت فشار، تأمین انرژی جهت پمپاژ آب می-باشد. تجدید ناپذیری و مضرات زیست محیطی سوخت های فسیلی، استفاده از انرژی خورشیدی را اجتناب ناپذیر کرده است. سیستم فتوولتاییک یکی از سیستم های خورشیدی به منظور تبدیل مستقیم انرژی خورشیدی به جریان الکتریسیته است. در این مطالعه به بررسی اقتصادی کاربرد پنل های خورشیدی در مقایسه با پمپ های برقی برای پمپاژ در شبکه های آبیاری قطره ای در 9 باغ، شامل 3 محصول پسته، بادام و گردو پرداخته شد. مقایسات در دو حالت با و بدون در نظر گرفتن فاصله از شبکه ی توزیع برق، به روش ارزش فعلی هزینه های سرمایه-گذاری در دو نرخ بهره ی 5 و 10% صورت گرفت. نتایج نشان داد استفاده از پمپاژ فتوولتاییک بدون فاصله از شبکه توزیع برق، تنها برای باغ پسته 60 هکتاری با نرخ بهره ی 10% اقتصادی است. در باغ متوسط گردو نیز با همین نرخ بهره، با وجود اختلاف ناچیز هزینه ی سرمایه گذاری (94/0%) نسبت به پمپاژ برقی تفاوت چندانی ندارد. در حالت با فاصله از شبکه توزیع برق، هرچه ابعاد مزرعه کوچک تر (ظرفیت و فشار کم تر) و فاصله از شبکه بیشتر باشد، پمپاژ فتوولتاییک اقتصادی تر بود. همچنین در فاصله 5/0 کیلومتری از شبکه ی توزیع، پمپاژ فتوولتاییک شبکه آبیاری باغ-های کوچک و متوسط پسته و گردو در هر دو نرخ، اقتصادی می باشد.

با توجه به اهمیت فرایند خنک کردن و گرم کردن یک جسم جامد، تولید انتروپی در جریان محدود در اطراف یک مانع مورد بررسی قرار گرفته است. در این مطالعه، شبیه سازی عددی جریان لایه ای آرام و انتقال حرارت نانو سیال ها با نانو ذرات Al2O3 یا نانو لوله های کربن (CNTs)با شکل های مختلف در نظر گرفته شده است. معادله های ناویر-استوکس و انرژی به صورت عددی در یک سیستم مختصات متناسب با هندسه جسم، با استفاده از روش حجم کنترل حل شده اند. الگوهای جریان و میدان های دما برای مقادیر مختلف غلظت ذرات به طور دقیق بررسی شده اند. علاوه بر این، اثرات شکل و غلظت نانو ذرات بر انتقال حرارت مورد بررسی قرار گرفته است. همچنین، تاثیر نانو سیال ها بر افت فشار و توان پمپ مطالعه شد. از سوی دیگر، کمینه کردن تولید انتروپی به عنوان معیار بهینه سازی در نظر گرفته شده است. نتایج نشان می دهد که در بیشتر موارد، نانو سیال ها انتقال حرارت و همچنین افت فشار را افزایش می دهند. همچنین، شکل نانو ذرات مکانیزم انتقال حرارت در نانو سیال ها مهم است. نانو سیال ها با نانو ذرات استوانه ای CNT نسبت به نانو سیال های که دارای نانو ذرات Al2O3 با شکل کروی هستند، انتقال حرارت را بیشتر افزایش می دهند. برای نانو سیال حاوی CNT با غلظت %5/0 انتقال حرارت خیلی بیشتر از توان پمپاژ افزایش یافته است که این نانو سیال را یک انتخاب اقتصادی می سازد.

یکی از روش های حذف گاز سولفید هیدروژن، که عامل اصلی بوی منتشره از تاسیسات فاضلاب شهری است، استفاده از سیستم های بیولوژیکی نظیر بیوفیلتر است. مکانیسم عملکرد این روش، استفاده از ماده آلاینده به عنوان یک منبع تغذیه برای میکروارگانیسم ها است. لذا فراهم ساختن شرایط مطلوب برای رشد باکتری های بستر، دارای اهمیت فراوانی است. در این تحقیق با ساخت بیوفیلتری از جنس بستر کمپوست و تراشه های چوب (به نسبت وزنی 5:1) در مقیاس پایلوت، و راه اندازی آن در یک ایستگاه پمپاژ فاضلاب در شهر خرم آباد، سعی شد که عملکرد سیستم بیوفیلتر در شرایط واقعی بررسی شود. مدت زمان راهبری سیستم، 75 روز بود که در طی این بازه زمانی، غلظت ورودی و خروجی گاز سولفید هیدروژن اندازه گیری شد. سیستم در دمای محیط راهبری شد و سعی شد میزان رطوبت بهینه برای رشد مطلوب جمعیت میکربی بستر، در بازه 40 تا 60 درصد حفظ شود. نتایج نشان می دهد که میزان گاز سولفید هیدروژن منتشر شده از ایستگاه پمپاژ در طول 24 ساعت شبانه روز بسیار متغیر و در بازه 0-48 ppm قرار دارد. بیشترین ظرفیت جذب توسط این بستر بیولوژیکی 2.874 g/m3.hr بوده و میانگین راندمان حذف با احتساب دوره راه اندازی 89 درصد و میانگین عملکرد در دوره فعالیت بیولوژیکی پس از راه اندازی 98 درصد بوده است.

مسائل مربوط به طراحی بهینه احیای آبهای زیرزمینی بسیار پیچیده، غیرخطی و از نظر محاسباتی پرهزینه هستند. روش های فراکاوشی مختلفی برای طراحی بهینه این مسائل مورد استفاده قرار گرفته که نتایج مناسبی را به همراه داشته است، اما اکثر آنها از نظر زمان اجرای محاسبات بسیار پرهزینه بوده اند. در این تحقیق برای اولین بار از الگوریتم جامعه مورچگان برای حل مسائل تصفیه آلودگی آبهای زیرزمینی استفاده شده است و کارایی آن با الگوریتم ترکیبی نورد شبیه سازی شده و الگوریتم ژنتیک مقایسه شده است. در مساله موردی بررسی شده محل چاه ها و مقادیر تزریق و تخلیه از این نقاط، به عنوان متغیرهای تصمیم در نظر گرفته شده اند و شبیه سازی جریان کمی و کیفی آبهای زیرزمینی با استفاده از نرم افزار BIOPLUMEII انجام یافته است. با توجه به خصوصیات الگوریتم مورچه ها، با گسسته سازی مقادیر دبی های پمپاژ و تخلیه تعداد فراخوانی شبیه ساز به مقدار قابل توجهی کاهش پیدا می کند. خطای ناشی از گسسته سازی متغیرهای تصمیم در حدود 1.8 درصد است و این در شرایطی است که کاهش زمان محاسبات و تعداد فراخوانی شبیه ساز در حدود 56 درصد است. با پیچیده تر شدن مشخصات آبخوان و گسترش ابعاد مساله، کاهش زمان ناشی از این رویکرد اهمیت بیشتری خواهد داشت.

ایستگاه های پمپاژ آب کشاورزی به دلیل کاربردشان در اغلب شبکه های آبیاری و زهکشی، عضوی مهم در انتقال و توزیع آب و افزایش بهره وری آب و انرژی در کشاورزی به شمار می روند. بروز هرگونه مشکل برای این تأسیسات، مشکلات بهره برداری و تلفات منابع را در کل شبکه به دنبال خواهد داشت. در این تحقیق، تأمین نشدن رقوم مناسب در قسمت مکش پمپاژ یکی از مهمترین مشکلات بهره برداری ایستگاه های پمپاژ شناسایی شده است که از پیامدهای آن می توان به از کارافتادگی پمپ ها، کاهش ظرفیت پمپاژ، زیان های اقتصادی و نارضایتی بهره برداران اشاره کرد. کاهش رقوم آب در قسمت مکش به دلایل مختلف روی می دهد مانند: بی توجهی به شرایط هیدرولیکی، نامناسب بودن موقعیت ایستگاه، یا تغییر در شرایط طبیعی رودخانه. به هنگام بهره برداری، برخی از این مشکلات به کمک روش های هیدرولیکی مناسب و منطبق با شرایط منطقه قابل اصلاح و باز طراحی هستند. در این تحقیق، به طور موردی برای ایستگاه پمپاژ ویس، پس از شبیه سازی هیدرولیکی آبگیری از رودخانه به کمک مدل هیدرودینامیک سوبک، روش های علاج بخشی مناسب با تغییر در توپوگرافی رودخانه پیشنهاد و با روش اصلاحی در محل مقایسه شده است. تأثیر پارامترهای هیدرولیکی مؤثر در زمان طراحی، مانند شیب کانال آبگیر، فاصله ی ایستگاه پمپاژ از دهانه ی آبگیر، تغییرات منحنی سطح آب در زمان مکش پمپ و تغییرات رژیم دبی رودخانه بر میزان افزایش رقوم سطح آب در کانال آبرسان به ایستگاه پمپاژ نیز بررسی شده است. بدین ترتیب، مشکل فرآیند آبگیری ایستگاه پمپاژ ویس در زمان طراحی و بهره برداری ارزیابی و معیارهای مناسب برای روش اصلاحی مورد نظر ارائه شده است.