رویکرد شبیه‌سازی و بهینه‌سازی جهت حداقل نمودن میزان نشت از کانال‌های انتقال آب

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 استادیار / گروه مهندسی عمران، دانشکده فنی، دانشگاه شهرکرد

2 دانشجوی کارشناسی ارشد مهندسی عمران/ دانشکده فنی، دانشگاه شهرکرد

چکیده

از جمله دستورالعمل‌ های مدیریت صحیح منابع آب، طراحی بهینه مقاطع کانال‌های انتقال آب است. طراحی مقطع کانال با کمترین میزان تلفات آب شامل کمینه کردن میزان نشت و تبخیر از کانال تحت شرایط جریان یکنواخت در کانال می‌باشد. تا کنون طراحی بهینه مقاطع کانال بر اساس روابطی با خطای بالای در تخمین میزان نشت بوده که می‌بایست مورد بازنگری قرار گیرد. در این تحقیق به کمک بسته نرم‌افزاریSEEP/W، میزان نشت در کانال برای حالت‌های مختلف مدلسازی و پس از آن مناسب‌ترین مدل نرم بین داده ‌های ورودی و خروجی استخراج خواهد شد. این مدل با سایر روابط تجربی مقایسه و ضمن تأیید صحت دقت بالای تخمین نشت توسط آن، از آن به عنوان روشی دقیق‌ تر در فرآیند بهینه‌سازی با هدف کمینه کردن تلفات آب از کانال مورد استفاده قرار می‌گیرد. نتایج مطالعه در قالب نمودارهایی بی‌بعد ارائه می‌شود که امکان طراحی ساده ابعاد کانال را فراهم می‌نماید. مقایسه نتایج مطالعه حاضر با سایر تحقیقات مشابه، نشان‌دهنده تغییرات قابل ملاحظه ابعاد بهینه کانال بین تحقیق حاضر با سایر تحقیقات به دلیل استفاده از روش پیشنهادی تخمین نشت می‌باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

A Simulation-Optimization Approach for Reducing Seepage Rate in Water Conveyance Canals

نویسندگان [English]

  • M. Mohammad Rezapour Tabari 1
  • M. Mazak Mari 2
1 Assistant Prof., Department of Engineering, Shahrekord University, Shahrekord
2 M.Sc. Student in Civil Engineering - Hydraulic Structures, Shahrkord University, Shahrekord, Iran
چکیده [English]

The optimal design of water conveyance canal sections is one of the guidelines in management of water resources. Design of canal section with minimum loss of water is to consider minimizing seepage and evaporation under uniform flow condition. So far, the optimal design of canal sections was based on inaccurate estimates of seepage rate which needs to be revised. In this study, the seepage from a canal in miscellenouse conditions was modeled using SEEP/W software. The accurate soft model between input and output data was then extracted. Comparing the extracted soft model with other empirical equation, indicate the high accuracy of the selected soft model. This model were then used in optimization process with the aim of minimizing the canal water loss. The results are presented in terms of dimensionless graphs which made a simple design of canal dimensions possible. Comparing the results with other similar studies indicated the significant changes in optimal canal dimension.
 

کلیدواژه‌ها [English]

  • Optimal dimension
  • Canal
  • Water loss
  • Seepage
  • optimization

امین جواهری ا، پاک­نیت ا، (1388) تحلیل استاتیکی و دینامیکی سدهای خاکی با استفاده از GeoStudio. انتشارات علم عمران، چاپ اول، 313 صفحه.

بهراملو ر (1390) ارزیابی تلفات نشت در کانال­های آبیاری با پوشش سنگی در مناطق سردسیر و تأثیر آن بر ذخایر منابع آب (مطالعه موردی در استان همدان). مجله پژوهش آب ایران، (9)5: 141-150.

بهراملو ر (1391) تأثیر پوشش بتنی بر کنترل تلفات نشت آب از کانال­های آبیاری در استان همدان. مجله پژوهش آب ایـران، (11)6: 75-83.

حیدری­زاده م (1387) مقایسه نتایج کاربرد معادله تئوری با تجربی نشت آب از کانال­های منطقه رودشت اصفهان. اولین همایش مدیریت جامع حوضه آبخیز زاینده­رود، اصفهان.

سالمی ح، سپاسخواه ع (1385) اصلاح معادلات تجربی نشت آب از کانال در منطقه رودشت اصفهان. علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی، (1)10: 29-42.

سهرابی م ی ت، رحیمی ح، سلامت ع (1384) بررسی بازده کانال‌های انتقال و توزیع آب در شبکه آبیاری گیلان و فومنات. مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی، (1)12: 71-82.

محمد رضاپور طبری م، ایل‌بیگی م (1393) کالیبراسیون خودکار پارامترهای آبخوان با استفاده از مدل ریاضی گسترده آبخوان و الگوریتم مبتنی بر جستجوی مستقیم. مجله علمی و پژوهشی آب و فاضلاب، (3)25: 98-109.

محمد رضاپور طبری م، عبادی ت، مکنون ر (1389) ارائه مدل هوشمند تعیین رفتار تغییرات تراز سطح آب زیرزمینی با لحاظ نمودن وضعیت دینامیکی سیستم آبخوان. مجله علمی و پژوهشی آب و فاضلاب، (4)21: 70-80.

ملک­پور ا، رحیمی ح، احمدی ح (1385) بررسی اثر سطح آب زیرزمینی و ضخامت لایه آبدار بر میزان جریان نشت معکوس به کانال. همایش ملی مدیریت شبکه­های آبیاری و زهکشی، دانشگاه شهید چمران اهواز. دانشکده مهندسی علوم آب.

نوری محمدیه م، سهرابی ت، رحیمی ح (1389) ارزیابی روش­های تجربی تعیین نشت در کانال­های خاکی (مطالعه موردی: دشت قزوین). مجله پژوهش آب ایران، (7)4: 125-128.

Chahar B (2007) Optimal design of a special class of curvilinear bottomed canal section. Journal of Hydraulic Engineering ASCE 133(5):571-576.

Chahar BR (2007) Seepage analysis from polygonalcanals. Journal of the Hydraulics Division ASCE 133(4):451–460.

Ghazaw Y (2011) Design and analysis of a canal section for minimum water loss. Alexandria Engineering Journal 50(4):337-344.

Goh ATC, Goh SH (2007) Support vector machines: Their use in geotechnical engineering as illustrated using seismic liquefaction data. Computers and Geotechnics 34(5):410–421.

Jang JSR (1993) ANFIS: Adaptive-network based fuzzy inference systems. IEEE Trans. On Systems. Management and Cybernetics 23(3):665-685.

Jang JSR, Sun CT, Mizutani E (1997) Neuro-fuzzy and soft computing. Prentice Hall, Upper Saddle River, NJ. USA.

Kacimov AR (2003) Discussion on ‘Design of minimum seepage loss non-polygonal canalsections’ by Prabhata K. Swamee and Deepak Kashyap. Journal of Irrigation and Drainage Engineering ASCE, 129(1):68-70.

Kinzli KD, Martinez M, Oad R, prior A, Gensler D (2010) Using an ADCP determine canal seepage loss in an irrigation district. Agric. Water Manage. 97(6):801-810.

Kraatz DB (1977) Irrigation canal lining. FAO Land and Water Development Series, No. 1, Rome, 199.

Lewis RM, Torczon V (2002) A globally convergent augmented lagrangian pattern search algorithm for optimization with general constraints and simple bounds. SIAM Journal on Optimization, 12(4):1075–1089.

Mohammad Reazpor Tabari M, Tavakoli SH, Mazak Mari M (2014) Optimal design of concrete canal section for minimizing costs of water loss, lining and earthworks. Water Resources Management 28(10):3019-3034.

Pognant D, Canone D, Previati M, Ferraris S (2013) Using EM equipment to verify the presence of seepage losses in irrigation canals. Procedia Environmental Sciences 19:836-845.

Rostamian R, Abedi koupai J (2012) Assessment of SEEP/W model to estimate seepage from earth canals (case study: Irrigation network of down stream Zayandehrud). Water and Soil Science (Journal of Sciencce and Technology of Agriculture and natural Resources) 15(58):13-22.

Salemi HR, Sepaskhah AR (2000) Modification of empirical equation for seepage loss estimation in small earth canals. Iran. J. Sci. Technology 25(B4):661-668.

Swamee P, Mishra G, Chahar B (2000) Design of minimum seepage loss canal sections. Journal of Irrigation and Drainage Engineering 126(1):28-32.

Swamee P, Mishra G, Chahar B (2002) Design of minimumwater-loss canal sections. Journal of Hydraulic Research 40(2):215–220.

Swamee P, Mishra G, Chahar B (2002a) Optimal design of transmission canal. Journal of Irrigation and Drainage Engineering 128(4):234-243.

Swamee P, Mishra G, Chahar B (2002b) Design of minimum water-loss canal sections. Journal of Hydraulic Research 40(2):215–220.

Swamee PK, Kashyap D (2001) Design of minimum seepage loss non-polygonal canal sections. Journal of Irrigation and Drainage Engineering ASCE 127(2):113-117.

Vapnik VN (1998) Statistical Learning Theory. John Wiley, NewYork, 768 page.