برآورد مصرف روزانه آب تهران با استفاده از سری‌های زمانی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار /و عضو قطب علمی مهندسی و مدیریت زیرساختها، دانشکده مهندسی عمران، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران

2 کارشناسی ارشد/ عمران آب، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران

3 کارشناسی ارشد /عمران آب، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران

4 دانشیار /دانشکده مهندسی عمران، پردیس دانشکده‌های فنی، دانشگاه تهران

چکیده

در سال‌های اخیر بررسی‌های گسترده‌ای بر روی مساله استفاده بهینه از منابع آب انجام شده است. یکی از موضوعات مورد بررسی در این زمینه تهیه مدل پیش‌بینی مصرف کوتاه مدت آب جهت مدیریت مناسب تقاضا می‌‌باشد. 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 سری‌های زمانی جهت پیش‌بینی کوتاه مدت مصرف آب شهری تهران تهیه شده است. در مدل اول با تجزیه سری زمانی مصرف روزانه آب به مولفه‌های روند، تغییرات فصلی، تغییرات تصادفی و تعیین هر یک ازآنها با استفاده از روش رگرسیون، پیش‌بینی انجام می‌شود. در مدل دوم با استفاده از مدل‌های 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 پیش‌بینی مصرف آب استفاده می‌شود. در نهایت نتایج دو مدل تهیه شده با نتایج واقعی مقایسه شده است که توانایی این مدل‌ها را برای پیش‌بینی مصرف کوتاه مدت آب شهری تهران نشان  می‌دهد. از بین این دو، مدل پیشرفته دارای خطای کمتری برای داده‌های شهر تهران می باشد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Estimation of Tehran Daily Water Demand Using Time Series Analysis

نویسندگان [English]

  • M Tabesh 1
  • M Dini 2
  • A.J Khoshkholgh 3
  • B Zahraie 4
1 Associate Professor, Center of Excellence for Engineering and Management of Infrastructures, School of Civil Engineering, University of Tehran, P.O.Box 11155-4563, Tehran, Iran
2 Graduated Student, School of Civil Engineering, University of Tehran
3 Graduated Student, School of Civil Engineering, University of Tehran
4 Associate Professor, School of Civil Engineering School, University of Tehran, Iran
چکیده [English]

In recent years many researches have been performed on the subject of optimal usage of water resources. One of the issues in this regard is preparing short term water demand forecasting in conjunction with the optimum water demand management. Considering the effects of climatologic conditions on the short term water demand and according to the similarity of consumption trends in the consecutive days, two conventional and advanced models have been developed in this paper using time series method. These models have been used to predict the short term water demand in Tehran, Iran. In the conventional model the time series of Tehran daily water consumption is divided into different components of trend, seasonal variations, and random variations which are obtained by regression method. In the advanced model the consumption pattern in the past is recognized using combined methods of Auto Regressive (AR) and Seasonal Moving Average. Assuming that this pattern will continue in the future, it is then applied to predict daily water demand. In the conventional models it is assumed that different components of time series are independent and dividable. Therefore, its components are determined by different methods such as regression, moving average, etc. In the advanced models all the components are supposed to be correlated to each other and are therefore analyzed together. Comparing the results with the real data showed the ability and accuracy of the both time series models to predict the Tehran daily water demand. The advanced models produced better results than the conventional methods.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Short term water demand forecasting
  • time series
  • Average temperature
  • Number of sunny hours
  • Daily water consumption

باکس، جی.ای.پی. و جنکینس، جی.ام. (1371). "تحلیل سری‌های زمانی در پیش‌بینی و کنترل"، مشکاتی (مترجم)، چاپ اول، مرکز نشر و انتشارات دانشگاه شهید بهشتی.

تابش، م. و دینی، م. (1385)، "برآورد کوتاه مدت مصرف آب شهری به روش نروفازی"، هفتمین گنگره بین الملی مهندسی عمران، دانشگاه تربیت مدرس، اردیبهشت.

تابش، م. (1385)، "گزارش نهایی طرح پژوهشی تخمین تقاضای کوتاه‌مدت آب شهری با استفاده از شبکه‌های عصبی و سیستم‌های فازی و ترکیبی"، شرکت سهامی مدیریت منابع آب ایران، معاونت پژوهش و مطالعات پایه، وزارت نیرو.

تابش، م.، گوشه، س. و یزدانپناه، م. ج. (1386)، "کاربرد شبکه‌های عصبی مصنوعی در تخمین تقاضای کوتاه مدت آب شهری ً، نشریه دانشکده فنی، جلد 41، شماره 1، صفحه 11 – 24.

کریمی، د. (1380)، "کاربرد منطق فازی در پیش بینی کوتاه مدت مصرف آب تهران"، پایان نامه کارشناسی ارشد، گروه مهندسی عمران محیط زیست، دانشگاه تربیت مدرس.

Chun Chen, Y., (1986), “Applications of time series analysis to water demand Prediction“, Proceedings of Water and Data Processing, Presse Ponts et Chausseées, Paris.

Graser, H.J., (1958), “Meter records in system planning“, Journal of American Water Works Association, Vol. 50, No.11, pp. 1395-1402.

Maidment, D.R., and Parzen, E., (1984), “Cascade model of monthly municipal water use“, Journal of Water Resources Research, Vol.20, No.1, pp.15-23.

Quevedo, J., and Cembrano, G., (1986), “Water demand forecasting through time series analysis“, Proceedings of Water and Data Processing, Presse Ponts et Chausseées, Paris.

Willsie, R.H., and Pratt, H.L., (1974), “Water use relationships and projection corresponding with regional growth“, Water Resources Bulletin, Vol. 10, No. 2, pp. 360-371.

Wong, S.T., (1972), “A model on municipal water demand: A case study of northeastern Illinois“, Land Economy, Vol. 48. No. 1, pp. 34-44.

Young, R.A., (1973), “Price elasticity of demand for municipal water: A case study of Tucson and Arizona“, Journal of Water Resources Research, Vol. 9, No. 4, pp. 1068-1072.

Zhou, S.L., McMahon, T.A., and Lewis, J., (2000), “Forecasting daily urban water demand: A case study of Melbourne“, Journal of Hydrology, Vol. 236, No. 2, pp. 153-164.