سیویلیکا را در شبکه های اجتماعی دنبال نمایید.

Optimal conjunctive use model of treated wastewater and groundwater in Varamin irrigation network

نوع محتوی: طرح پژوهشی
Language: Persian
Document National Code: R-1283667
Publish: 7 October 2021
دسته بندی علمی: مهندسی آب و هیدرولوژی
View: 968
Pages: 196
Publish Year: 1397

This Research With 196 Page And PDF Format Ready To Download

  • I'm the author of the paper

Export:

Link to this Research:

Optimal conjunctive use model of treated wastewater and groundwater in Varamin irrigation network abstract

In recent years, the use of treatment plants’ wastewater, as a component of
unconventional water has been considered as a supplementary to groundwater resources in
irrigation and drainage networks, while the rate of nitrogen leaching into the soil and
aquifer due to the use of chemical fertilizers and wastewater containing high nitrogen rates
should be assessed. In this research, development of cropping pattern optimization model
was addressed for quantitative-qualitative conjunctive use of unconventional surface water
(wastewater) and groundwater. Three objectives of the model were maximizing profits
from crop pattern, reducing nitrogen leaching and improving the rate of aquifer recharge.
The developed three-objective model was solved by three methods include Nonlinear
programming (NLP), particle swarm optimization (PSO) using weighted sum method and
multi-objective particle swarm optimization (MOPSO) algorithms for different scenarios in
Varamin irrigation network in 2012-2013 water year, and the results were compared. The
essential input data of two methods were collected by field tests and getting information
from different organizations. The results of solving the three-objective model by NLP
method indicated that the obtained profits from cropping pattern optimization, the water
use productivity and aquifer recharge were improved by 6, 22 and 29 percent, respectively
and on the other hand the conjunctive use of wastewater and groundwater and consumption
of nitrogen fertilizer were decreased by 13 and 85 percent, respectively. In PSO algorithm
using weighted sum method the obtained profits from cropping pattern optimization, the
water use productivity and aquifer recharge were improved by 7, 49 and 30 percent,
respectively and also the conjunctive use of wastewater and groundwater and consumption
of nitrogen fertilizer wre decreased by 35 and 88 percent, respectively. Finally in MOPSO
algorithm by forming Pareto front and then selecting the optimal solution by TOPSIS
method the obtained profits from cropping pattern optimization, the water use productivity
and aquifer recharge were improved by 7, 47 and 15 percent, respectively and the
objectives of conjunctive use of wastewater and groundwater and also consumption of
nitrogen fertilizer were decreased by 36 and 89 percent, respectively. The little difference
of about 0.002 to 0.01 between the results of objective functions in NLP and PSO for
different scenarios represents the high ability of PSO algorithm to find optimal solution.
Also the difference between the objective functions values of single-objective using
weighted sum method and multi-objective PSO algorithms is about 0.4 to 4 percent that
shows the proximity of PSO using weighted sum method and MOPSO algorithms results
in finding the optimal solution. Integrated quantitative-qualitative management of
irrigation water and wastewater resources in irrigation and drainage networks in terms of
controlling the environmental impacts of nitrogen leaching into the soil and groundwater
environment is an important issue, the proposed three-objective model of this paper can be
used to improve the performances of agriculture, environment and water resources sectors
in irrigation and drainage networks.

فهرست مطالب Research

فصل اول- مقدمه و هدف ۱
-۱-۱ مقدمه ۳
-۲-۱ انگیزه اصلی پژوهش و ضرورت انجام آن ۵
-۱-۲-۱ انگیزه اصلی پژوهش ۵
-۲-۲-۱ ضرورت انجام پژوهش ۷
-۳-۲-۱ فرضیات پژوهش ۷
-۳-۱ اهداف پژوهش ۸
-۴-۱ نوآوری پژوهش ۹
-۵-۱ سوالات پژوهش ۹
-۶-۱ ساختار رساله ۱۰
فصل دوم- بررسی منابع ۱۳
-۱-۲ مقدمه ۱۵
-۲-۲ بررسی منابع ۱۵
-۱-۲-۲ مروری بر سوابق مطالعاتی کودهای نیتروژن ۱۵
-۲-۲-۲ مروری بر سوابق مطالعاتی بهرهبرداری تلفیقی از آب سطحی و زیرزمینی با رویکرد بهینهسازی الگویکشت ۱۸
-۳-۲-۲ مروری بر سوابق مطالعاتی ابزارهای حل مدلهای بهینهسازی ۲۳
-۳-۲ جمعبندی پیشینه تحقیق ۲۵
فصل سوم- مواد و روش ها ۲۷
-۳ مواد و روش ها ۲۹
-۱-۳ مقدمه ۲۹
-۲-۳ منطقه مطالعاتی ۳۱
-۳-۳ وضعیت سطح زیرکشت و درصد آنها ۳۳
۳۴ AU -۱-۳-۳ وضعیت سطح زیرکشت در کانال
-۴-۳ منابع تامین آب شبکه ورامین ۳۵
-۵-۳ آزمایشهای خاک منطقه ۳۷
-۶-۳ آزمایشهای پساب و آب زیرزمینی ۴۳
-۷-۳ برآورد نیاز آبی گیاهان ۴۷
-۸-۳ برآورد میزان عملکرد گیاهان ۴۸
-۱-۸-۳ داده های ورودی به مدل آکوکراپ ۴۹
-۱-۱-۸-۳ داده های هواشناسی ۴۹
-۲-۱-۸-۳ خصوصیات خاک ۴۹
-۳-۱-۸-۳ عمق و جدول آبیاری ۵۰
-۴-۱-۸-۳ داده های گیاهی ۵۰
-۲-۸-۳ نتایج حاصل از مدل اکوکراپ ۵۰
-۹-۳ برآورد نیاز کودی گیاهان ۵۰
-۱۰-۳ آلاینده های کشاورزی دشت ورامین ۵۲
-۱۱-۳ افت کیفیت آب شرب در مناطق شهری ۵۳
-۱۲-۳ استفاده از خروجی تصفیه خانه جنوب شرق تهران در دشت ورامین ۵۳
-۱۳-۳ مدل بهینه سازی تلفیقی کمی-کیفی پساب و آب زیرزمینی ۵۴
-۱-۱۳-۳ فرمولاسیون توابع هدف ۵۴
-۲-۱۳-۳ محدودیت ها (قیود) ۵۶
-۳-۱۳-۳ متغیرهای تصمیم ۵۸
-۴-۱۳-۳ سناریوهای مورد مطالعه ۵۸
-۱۴-۳ مسایل بهینهسازی چند هدفه و نظریه پارتو ۵۹
-۱۵-۳ روش برنامهریزی خطی و غیرخطی ۶۱
-۱۶-۳ الگوریتم بهینهسازی هوشجمعی ۶۲
-۱۷-۳ تابع جریمه ۶۷
-۱۸-۳ الگوریتم چندهدفه هوشجمعی مورد استفاده ۶۷
-۱۹-۳ انتخاب جبهه پارتوی بهینه ۷۰
-۲۰-۳ انتخاب نقطه بهینه در جبهه پارتو ۷۰
-۱-۲۰-۳ روش تصمیم گیری چند معیاره تاپسیس ۷۱
-۲۱-۳ جمعبندی ۷۵
فصل چهارم- نتایج و بحث ۷۶
-۱-۴ مقدمه ۷۹
-۲-۴ برآورد نیاز آبی گیاهان ۷۹
-۳-۴ نتایج میزان عملکرد تر گیاهان ۸۱
-۴-۴ صحتسنجی نتایج حاصل از مدل اکوکراپ ۸۱
-۵-۴ برآورد میزان نیتروژن بحرانی و نیاز نیتروژن گیاهان الگوی کشت ۸۲
-۶-۴ صحتسنجی نتایج حاصل از معادله غلظت بحرانی نیتروژن ۸۶
-۷-۴ تحلیل اقتصادی عملکرد گیاهان الگویکشت شهرستان پاکدشت ۸۷
-۸-۴ مدل سههدفه بهینه سازی پساب و آب زیرزمینی ۸۸
-۱-۸-۴ تابع سه هدفه وزنی ۸۹
-۲-۸-۴ روش حل مدل بهینهسازی غیرخطی ۹۰
-۳-۸-۴ بررسی سطوح تحت کشت براساس نتایج برنامه ریزی غیرخطی در محدوده مطالعاتی ۹۰
-۴-۸-۴ بررسی میزان کود موردنیاز در سناریوهای مختلف ۹۵
-۵-۸-۴ میزان برداشت از آب سطحی(پساب) ۹۷
-۶-۸-۴ میزان برداشت از آب زیرزمینی ۹۹
-۷-۸-۴ میزان برداشت تلفیقی از آب سطحی(پساب) و آب زیرزمینی ۱۰۱
-۸-۸-۴ میزان سود خالص منطقه ۱۰۳
-۹-۸-۴ میزان بهره وری مصرف آب ۱۰۵
-۱۰-۸-۴ انتخاب سناریوی برتر ۱۰۶
-۱۱-۸-۴ جمعبندی نتایج ۱۱۰
-۹-۴ مقایسه نتایج مدل بهینهسازی سههدفه به روشهای برنامهریزی غیرخطی و الگوریتم تکهدفه هوش جمعی ۱۱۱
-۱-۹-۴ روش حل مدل بهینهسازی ۱۱۱
-۲-۹-۴ تابع سه هدفه وزنی ۱۱۲
-۳-۹-۴ ارزیابی روشهای بهینه سازی غیرخطی و الگوریتم هوشجمعی ۱۱۲
-۴-۹-۴ پارامترهای الگوریتم هوشجمعی ۱۱۳
-۵-۹-۴ تحلیل حساسیت پارامترهای الگوریتم هوشجمعی ۱۱۳
-۶-۹-۴ نتایج بهینهسازی روشهای برنامهریزی غیرخطی و الگوریتم هوشجمعی ۱۲۱
-۷-۹-۴ جمعبندی نتایج ۱۲۶
-۱۰-۴ مقایسه حل نتایج مدل بهینهسازی سههدفه به روشهای الگوریتمهای تکهدفه و چندهدفه هوش جمعی ۱۲۷
-۱-۱۰-۴ روش حل مدل بهینهسازی ۱۲۷
-۲-۱۰-۴ الگوریتم تکهدفه هوش جمعی ۱۲۷
-۳-۱۰-۴ الگوریتم چندهدفه هوش جمعی ۱۲۸
-۴-۱۰-۴ تحلیل اوزان مختلف در الگوریتم تاپسیس ۱۳۱
-۵-۱۰-۴ ارزیابی الگوریتمهای بهینه سازی تکهدفه و چندهدفه هوشجمعی ۱۳۳
-۶-۱۰-۴ جمعبندی نتایج ۱۳۵
فصل پنجم - نتیجه گیری و پیشنهادها ۱۳۷
-۱-۵ نتیجه گیری ۱۳۹
-۱-۱-۵ مقدمه ۱۳۹
-۲-۱-۵ دستاوردها و نتایج کلی این تحقیق ۱۴۰
-۲-۵ پیشنهادها ۱۴۳
پیوست ها ۱۴۵
منابع ۱۶۷

نمایش کامل متن

Optimal conjunctive use model of treated wastewater and groundwater in Varamin irrigation network Keywords: