این پژوهش، با استفاده از مدل هیدرودینامیکی CE-QUAL-W2، به بررسی و شبیه سازی پارامتر اکسیژن محلول (DO) در مخزن سد اکباتان و تحت تأثیر تغییرات لایه بندی حرارتی و دما می پردازد. مخزن اکباتان در تأمین آب شرب و کشاورزی شهرستان همدان نقش مهمی ایفا می کند. از این رو، بررسی کیفیت آب آن امری ضروری به نظر می رسد. نتایج نشان می دهد که مدل CE-QUAL-W2 با درنظرگرفتن حجم و هندسه مخزن و پارامترهای هواشناسی، به خوبی تغییرات دمایی مخزن را شبیه سازی می کند. با توجه به این که اکسیژن محلول تحت تأثیر لایه بندی حرارتی قرار دارد، ارتباط میان این دو پارامتر موردبررسی قرار گرفته و امکان ارزیابی کیفیت آب از طریق لایه بندی حرارتی مخزن ارائه شده است. نتایج نشان می دهند که لایه بندی حرارتی در مخزن اکباتان دارای دوره های تغییر لایه بندی حرارتی است و در فصل تابستان کامل می شود، درحالی که در فصل های پاییز و اوایل زمستان اختلاط کامل رخ می دهد. این تغییرات هم چنین تأثیری بر لایه بندی DO در مخزن دارند. با افزایش 68 درصدی دما، غلظت DO حدود 5/37 درصد کاهش می یابد و با کاهش دما، غلظت DO به همین نسبت افزایش می یابد. علاوه بر این، نتایج پژوهش نشان می دهند که تغییرات دمای هوا تأثیر قابل توجهی بر غلظت DO در مخزن دارد. تغییر دما منجر به کاهش چگالی آب و کاهش حلالیت اکسیژن در آب می شود، که به نوبه خود منجر به کاهش غلظت DO در آب مخزن گردیده و این مسأله به طور گسترده ای در مطالعات محیط زیست و مدیریت منابع آب موردتوجه قرار دارد.

آب یکی از عناصر ضروری در طبیعت است که اساس زندگی انسان را تشکیل می دهد و به رشد و توسعه اقتصادی جوامع کمک می کند. آب سالم ارتباط تنگاتنگی با سلامت محیط زیست و فعالیت ها دارد. زندگی همه جانوران روی کره زمین به آب و اکسیژن بستگی دارد. علاوه بر این، اکسیژن محلول کافی (DO) برای بقای جانوران آبزی بسیار مهم است. از این رو، در این پژوهش برای شبیه سازی اکسیژن محلول در آب رودخانه کامبرلند واقع در ایالات متحده از مدل ترکیبی شبکه عصبی مصنوعی (ANN) با موجک و الگوریتم های فراابتکاری گرگ خاکستری (GWO) و خفاش (BA) در مقیاس زمانی ماهانه طی دوره آماری 2010-2020 استفاده شد. معیارهای ضریب همبستگی (R2)، مجذور میانگین مربعات خطا (RMSE)، میانگین مطلق خطا (MAE) و ضریب بهره وری نش ساتکلیف (NSE) برای ارزیابی و مقایسه عملکرد مدل ها مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان داد هر سه مدل هیبریدی، در الگوهای ترکیبی نتایج بهتری نسبت به سایر الگوهای تعیین شده دارند. همچنین، با توجه به معیارهای ارزیابی مشخص شد که از بین مدل های به کاررفته در شبیه سازی اکسیژن محلول در آب رودخانه، مدل شبکه عصبی مصنوعی موجک با ضریب تعیین (958/0=R2)، ریشه میانگین مربعات خطا (651/0=RMSE)، میانگین قدرمطلق خطا (334/0=MAE) و ضریب نش ساتکلیف (962/0=NS) در مرحله صحت سنجی عملکرد بهتری نسبت به سایر مدل ها از خود نشان داده است.

آلودگی آب یک مشکل بزرگ جهانی است که به ارزیابی مداوم و تجدیدنظر در سیاست منابع آبی در همه سطوح احتیاج دارد. اکسیژن محلول (DO) یکی از مهم­ترین شاخص­های کیفیت آب است. در مطالعه حاضر، پارامتر کیفی اکسیژن محلول در آب با استفاده از روش هوشمند حافظه طولانی کوتاه مدت (LSTM) بر پایه روش­های پیش پردازنده تبدیل موجک گسسته (DWT) و روش تجزیه مد تجربی کامل (CEEMD) در دو حالت زمانی و مکانی در پنج ایستگاه متوالی بر روی رودخانه ساواناه مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصل از تحلیل مدل­ها قابلیت و کارایی بالای روش به کاررفته را در تخمین میزان اکسیژن محلول در آب به خوبی نشان داد. از طرفی دیگر روش­های پیش پردازنده باعث بهبود نتایج شدند. هم چنین در بررسی­های انجام شده مشاهده شد که نتایج حاصل از تجزیه براساس تبدیل موجک در مدل سازی مکانی، به میزان دو درصد و هم چنین تجزیه مد تجربی در مدل سازی زمانی، به میزان 15 درصد میزان خطای RMSE را کاهش داد. بهترین حالت ارزیابی برای داده­های آزمون با استفاده از تجزیه مد تجربی در حالت مدل سازی زمانی مربوط به یک روز قبل با مقادیر 977/0=DC، 988/0=R و 017/0=RMSE به دست آمد. هم چنین در مدل سازی مکانی جهت تخمین اکسیژن محلول در ایستگاه سوم نیز مشخص شد نتایج حاصل از ورودی­های پارامتر اکسیژن محلول در یک روز قبل ایستگاه دوم و دو روز قبل ایستگاه اول بهترین نتیجه را دارا می­باشد.

هدف از تحقیق پیش بینی غلظت اکسیژن محلول در راکتور لجن فعال می باشد و رابطه ای برای غلظت هوادهی آزمایش شد. در مدلسازی از مدل شماره 1 لجن فعال برای توصیف فرآیندهای زیست – شیمیایی استفاده شد و معادله اکسیژن محلول نیز در معادلات دیفرانسیل مرتبه اول گنجانده شد. همچنین شبیه ساز این مدل در نرم افزار MATLAB نوشته شد. شبیه ساز، برای مدل واقعی تصفیه خانه شهرک قدس، پایلوت آزمایشگاهی و مثالی از یک تصفیه خانه بررسی شد. در پایان، مطابقت مقادیر محاسبه شده توسط نمودار و مقادیر آزمایشگاهی، مدلسازی اکسیژن را روشن ساخت.

مقدمه: رودخانه زاینده رود تنها رودخانه حوضه مرکزی ایران است که دارای آب شیرین دایمی می باشد. این رودخانه اهمیت بسیاری در تامین آب آشامیدنی، حفظ حیات صنعتی استان و تامین آب کشاورزی دارد. قسمت بالا دست این رودخانه (بالا دست بند چم آسمان) به دلیل تامین آب شرب از اهمیت بالایی برخوردار است. بنابراین با توجه به رشد صنایع، افزایش جمعیت و عوامل متعدد تاثیرگذار بر کیفیت منابع آب، مدیریت این منبع نیاز به ابزارای قدرتمند و به روز دارد.روش ها: استفاده از مدل های کمی و کیفی مانند مدل 11 MIKE می تواند ابزاری کارآمد جهت مدیریت این شریان حیاتی محسوب شود. در این مطالعه به منظور شبیه سازی کمی و کیفی رودخانه زاینده رود، از حد فاصل سد تنظیمی تا پل کله از نرم افزار 11 MIKE که یک مدل کیفیت آب با هسته هیدرودینامیک می باشد، استفاده شده است. بدین منظور در مدت پنج ماه از چهار ایستگاه هیدرومتری نمونه برداری به عمل آمد و میزان اکسیژن محلول، pH،BOD یک روزه، سه روزه، پنج روزه و هفت روزه، NH4، NO3، فسفات و دما اندازه گیری شد. دیگر داده های مورد نیاز مدل شامل داده های مورفولوژیک و هیدرولوژی و هواشناسی از سازمان آب منطقه ای اصفهان و اداره هواشناسی شهرکرد تهیه و به مدل معرفی گردید. در مرحله بعد ضمن واسنجی مدل، دقت مدل مورد بررسی قرار گرفت. نتایج همبستگی پیرسون نشان داد نتایج مدل و نتایج میدانی از همبستگی مناسبی برخوردار است و ضریب همبستگی در اکثر پارامترها از 0.9 بیشتر است. در انتها وضعیت رودخانه در 25 سال آینده تحت دو سناریو مورد بررسی قرار گرفت.یافته ها: نتایج این پژوهش نشان می دهد غلظت فسفات، BOD5، COD، NH4،NO3 در رودخانه زاینده رود، از سد تنظیمی تا پل کله از استاندارد مجاز آب های سطحی بالاتر می باشد. نتایج پیش بینی مدل جهت 25 سال آینده، گویای این مطلب است که با توجه به روند رو به رشد جمعیت و صنایع، ورود آلاینده ها به این شریان حیاتی افزایش می یابد و در نتیجه غلظت آلاینده ها در رودخانه زیادتر می شود و این افزایش نه تنها محیط زیست آبی را به خطر می اندازد بلکه تصفیه آب رودخانه به منظور تامین آب آشامیدنی توسط تصفیه خانه بابا شیخعلی را نیز با مشکل مواجه می سازد.نتیجه گیری: نتایج مشاهدات مؤید آن است که غلظت اکسیژن محلول جهت محیط زیست آبی مناسب است اما این مقدار اکسیژن محلول به منظور مهاجرت و تخم ریزی ماهیان، کافی نمی باشد.

مهم ترین منبع آلاینده آب های سطحی را می توان فاضلاب های شهری و پساب کارخانه ها دانست. با ورود این آلاینده ها به رود خانه، غلظت اکسیژن محلول آب کاهش می یابد و حیات آبزیان مورد تهدید قرار می گیرد؛ بنابراین یکی از شاخصه های کیفی لازم برای مدیریت منابع آب، غلظت اکسیژن محلول است. اساس مدل توسعه یافته در این پژوهش، معادله انتقال-انتشار در خاک است. عوامل تولید و مصرف اکسیژن در رود خانه مورد مطالعه، به معادله انتقال-انتشار اضافه شد. معادله نهایی به روش عددی تفاضلات محدود و به کمک الگوی ضمنی منفصل شد. پس از منفصل سازی معادله و اعمال شرایط اولیه و مرزی، دستگاه معادلات حاصل با الگوریتم توماس حل شد. کدنویسی ها در نرم افزار MATLAB انجام شد. برای واسنجی و تأیید مدل اکسیژن محلول، از داده های رودخانه زاینده رود در محدوده کارخانه ها ی ذوب آهن و فولاد مبارکه استفاده شد. تغییرات زمانی و مکانی اکسیژن محلول، ترسیم شد و با داده های مشاهده ای و نتایج حاصل از مدل های MSP و CSPمقایسه شد. نتایج نشان داد که با حل عددی معادله انتقال-انتشار و اعمال عباراتی برای مصرف و تولید اکسیژن، می توان غلظت اکسیژن محلول را به خوبی پیش بینی کرد. مقایسه نتایج حاصل از پژوهش حاضر با مدل های کیفی MSP، CSP و داده های مشاهده ای، برتری مدل مذکور را نشان داد.

محاسبه وزن مواد بار کوره های ذوب، اغلب از راه موازنه جرم ساده عناصر آلیاژی در مواد ورودی و مذاب خروجی انجام می شود. اما در فرایندهای ذوب، پیچیدگی ها و پدیده های گوناگونی هست که اغلب در محاسبات موازنه جرم نادیده گرفته می شود و سبب عدم اطمینان در محاسبه بار کوره می گردد. خطای محاسبه، باعث اصلاح چندباره ذوب، تأخیر در تخلیه، افزایش هزینه و کاهش کیفیت مذاب می شود. در پژوهش حاضر تلاش بر این بوده که پیچیدگی ها و جنبه های مهم مساله ذوب، که اغلب نادیده گرفته شده، در کوره شناسایی و در یک مدل ریاضی مناسب درنظر گرفته شود. هدف پژوهش حاضر توسعه مدلی است، که نه تنها وزن مواد اولیه برای ترکیب شیمیایی ذوب هدف را بهینه سازی کند، بلکه هدررفت ناهمگن عناصر آلیاژی، ناخالصی های غیرفلزی مواد بار، و اصلاح ذوب اولیه در کوره را نیز درنظر بگیرد. این مقاله، یک مدل بهینه سازی استاندارد و یک الگوریتم حلقه ی تکرار برای موازنه جرم غیرخطی مساله ذوب ارایه می کند. یک مساله ذوب آلیاژ برنج با 7 عنصر آلیاژی و 8 نوع مواد بار در مقیاس صنعتی طرح و بررسی گردید، تا کارکرد مدل را مورد آزمایش قرار دهد. نتایج عددی مدل کسر وزنی مواد اولیه، و وزن و ترکیب شیمیایی ذوب اصلاح شده را با کمترین هزینه مواد نشان می دهد. تحلیل بهینه بودن جواب، تایید کرد که کمترین مقدار هزینه به دست آمده است. مدل استاندارد غیرخطی، ابزاری قابل اعتماد و سریع برای بهینه سازی هزینه و محاسبه بار کوره است که پتانسیل های قابل توجهی برای کاهش هزینه و تسهیل اتوماسیون صنعتی فرایند ذوب ایجاد می کند.

بروز فر آیندهایی نظیر لایه بندی حرارتی و تغذیه گرایی در مخازن موجب افت شدید کیفیت آب و عدم تامین حد مطلوب برای مصارف مختلف و به مخاطره افتادن حیات آبی اکوسیستم پایین دست می گردد. امروزه مخزن بسیاری از سد های کشور با مشکلات کیفیت آب مواجه هستند و کاهش اکسیژن محلول در پایین دست در شرایط کم آبی و فصول گرم شاید از مهمترین اثرات منفی این مخازن می باشد. مدلهای شبیه سازی کیفیت آب مخزن ابزار مناسبی در پیش بینی کیفیت آب و برآورد اثر آلودگیهای کمی کردن میزان و شدت اثرات زیست محیطی پس از شروع بهره برداری با در نظر گرفتن شرایط فیزیکی و اقلیمی مخزن و جریان رودخانه ورودی می باشد. سد مورد مطالعه گرشا در بالادست مخزن سد کوران بوزان در حدود 65 کیلومتری جنوب-شرقی شهرستان کرمانشاه قرار می گیرد. با توجه به اینکه در مسیر عبور رودخانه بالادست تا محل سد منابع آلودگی متعددی وجود دارد هدف تحقیق حاضر بررسی شبیه سازی لایه بندی حرارتی و اکسیژن محلول در سد مذکور در راستای انجام مطالعات زیست محیطی سد گرشا جهت پیشگیری از ایجاد آثار زیانبار احداث سد بر محیط زیست منطقه می باشد که مطالعات مذکور در سال 1393 انجام پذیرفت. در این راستا ابتدا مدل هیدرودینامیک مخزن سد گرشا به وسیله نرم افزار Ce Qual W2 ساخته و کالیبره شد و برای شبیه سازی لایه بندی حرارتی و اکسیژن محلول در سد مذکور مورد استفاده قرار گرفت. مطالعات مربوط به سال 93 می باشد. نتایج نشاندهنده ایجاد لایه بندی حرارتی در فصل تابستان می باشد.

هدف از این پژوهش بررسی اثر کیتوزان، تیمول و اتمسفر تغییر یافته بر ویژگی های فیزیکوشیمیایی، حسی و میکروبی خربزه تازه برش خورده بود. بدین منظور، برش های خربزه در محلول حاوی درصدهای مختلف کیتوزان (صفر، 1 و 2%) و تیمول (صفر، 25/0 و 5/0%) به مدت 2 دقیقه غوطه ور شدند. برش های تازه میوه پس از پوشش دهی و حذف محلول های اضافی و نمونه شاهد (پوشش داده نشده) در اتمسفر تغییریافته (10% دی اکسید کربن) و اتمسفر طبیعی بسته بندی و به مدت 8 روز در دمایC ͦͦ 4 نگهداری شدند. نتایج بیانگر افزایش میزان دی اکسید کربن و کاهش اکسیژن در بسته بندی تحت اتمسفر اصلاح شده و اتمسفر طبیعی همگام با افزایش دوره ماندگاری بود. اما در نمونه های پوشش دهی شده با کیتوزان و تیمول شدت کاهش اکسیژن و افزایش دی اکسیدکربن کمتر از نمونة شاهد بود. در پایان 8 روز نگهداری، افت وزنی در نمونه های پوشش دهی شده با کیتوزان و تیمول و نگهداری شده تحت اتمسفر تغییر یافته بسیار کمتراز نمونه شاهد بود (34/0% در مقایسه با 60/13%). افزایش غلظت کیتوزان و بسته بندی تحت اتمسفر تغییر یافته سبب افزایش حفظ میزان مواد جامد محلول، اسید قابل تیتراسیون، اسید اسکوربیک و سفتی بافت برش های خربزه شد، اما افزایش غلظت تیمول تاثیر معنی داری بر این ویژگی های کیفی نداشت. شاخص-های رنگی میزان سبزی- قرمزی (a*)، میزان آبی- زردی (b*)، میزان روشنایی (L*) و شاخص قهوه ای شدن (BI) نیز تحت تاثیر نوع بسته بندی و غلظت کیتوزان قرار گرفتند، اما، تیمار با تیمول بر شاخص های رنگی برش خربزه تاثیر معنی داری نداشت. اثر متقابل غلظت کیتوزان و غلظت اسانس نشان داد که برش های خربزه تیمار شده با غلظت 1% کیتوزان و غلظت های 25/0 و 5/0% تیمول دارای کمترین میزان بار میکروبی بودند. پوشش دهی با کیتوزان و تیمول و هم چنین نوع بسته بندی بر همه صفات حسی برش های خربزه (تاثیر معنی داری داشت (05/0 P<)؛ و ارزیابان در پذیرش کلی، غلظت 1%کیتوزان را بر غلظت 2% ترجیح دادند.

امروزه آلودگی های محیطی به ویژه آلودگی آب، به طور فزاینده ای در حال افزایش است. یکی از مشکلات ورود آلاینده ها به رود خانه، کاهش غلظت اکسیژن محلول آب رودخانه است. برای مدیریت منابع آب لازم است مقدار اکسیژن محلول پیش بینی شود. پژوهش حاضر، با افزودن عوامل تولید و مصرف اکسیژن در رودخانه به معادله انتقال-پخشیدگی املاح در خاک، معادله جدیدی برای شبیه سازی غلظت اکسیژن محلول در رودخانه ارائه داده است. معادله حاصل به روش عددی تفاضلات محدود و به کمک الگوی ضمنی منفصل شد. پس از منفصل سازی معادله و اعمال شرایط اولیه و مرزی، دستگاه معادلات به دست آمده، با الگوریتم توماس حل شد. محاسبات با کدنویسی هایی در نرم افزار MATLAB انجام شد. برای واسنجی و تایید مدل اکسیژن محلول، از داده های رودخانه زاینده رود در محدوده کارخانه ذوب آهن اصفهان و مجتمع فولاد مبارکه استفاده شد. با استفاده از قسمتی از داده ها، ضرایب مدل تعیین شد. تجزیه و تحلیل حساسیت ضرایب مدل نشان داد ثابت هوادهی (Kr) بیشترین تاثیر را بر پیش بینی های مدل دارد. از آنجائی که Kr وابسته به پارامتر های هیدرولیکی رودخانه است، میزان حساسیت عمق و سرعت رودخانه نیز بررسی و در نهایت عمق رودخانه به عنوان حساس ترین متغیر معرفی شد.