ترجمه فارسی عنوان مقاله
مطالعه ی مقایسه ای دو معیار کنترلی مختلف برای مدیریت زمان- واقعی آب بندهای زیرزمینی شهری
عنوان انگلیسی
A comparison study of two different control criteria for the real-time management of urban groundwater works
کد مقاله | سال انتشار | تعداد صفحات مقاله انگلیسی |
---|---|---|
6583 | 2012 | 9 صفحه PDF |
منبع
Publisher : Elsevier - Science Direct (الزویر - ساینس دایرکت)
Journal : Journal of Environmental Management, Volume 105, 30 August 2012, Pages 21–29
فهرست مطالب ترجمه فارسی
چکیده
1. مقدمه
2. منطقه مطالعه
3. روش ها
3.1. مدل جریان آب زیرزمینی و رویکرد-EnKF
3.2. ردیابی ذرات و تجزیه و تحلیل خط مسیر
3.3. تعریف معیار-s% بر اساس مفهوم آب شهر
3.4. کنترل منطق فازی با استفاده از معیار-s% به عنوان حالت کنترلی
جدول 1. پایگاه حاکم فازی اجرا شده برای کنترل حوضه II، بر اساس دانش تخصصی.
3.5. روش کنترلی چند سطحی با معیار-s%
3.6. آزمایش های شبیه سازی (سناریوی I، II، III)
4. نتایج
4.1. شبیه سازی های- آفلاین با استفاده از معیار-s% برای کنترل بهینه
4.2. شبیه سازی های- آفلاین با معیار-Δh (سناریوی III)
4.3. اپلیکیشن-آنلاین
5. بحث و جمع بندی
1. مقدمه
2. منطقه مطالعه
3. روش ها
3.1. مدل جریان آب زیرزمینی و رویکرد-EnKF
3.2. ردیابی ذرات و تجزیه و تحلیل خط مسیر
3.3. تعریف معیار-s% بر اساس مفهوم آب شهر
3.4. کنترل منطق فازی با استفاده از معیار-s% به عنوان حالت کنترلی
جدول 1. پایگاه حاکم فازی اجرا شده برای کنترل حوضه II، بر اساس دانش تخصصی.
3.5. روش کنترلی چند سطحی با معیار-s%
3.6. آزمایش های شبیه سازی (سناریوی I، II، III)
4. نتایج
4.1. شبیه سازی های- آفلاین با استفاده از معیار-s% برای کنترل بهینه
4.2. شبیه سازی های- آفلاین با معیار-Δh (سناریوی III)
4.3. اپلیکیشن-آنلاین
5. بحث و جمع بندی
ترجمه کلمات کلیدی
کنترل زمان واقعی - کنترل بهینه - زمینه های خوب - آب های زیرزمینی - مانع هیدرولیک - خطوط مسیر ذرات
کلمات کلیدی انگلیسی
ترجمه چکیده
ما مقایسه دو معیار کنترلی را برای مدیریت زمان-واقعی میدان چاه آب (حوزه تغذیه کننده چاه آب) ارائه می دهیم. این معیارها برای شبیه سازی بهره برداری از میدان چاه Hardhof در شهر زوریخ، سوئیس، استفاده شدند. این میدان چاه توسط آلودگی منتشر شونده در زیر سطح منطقه اطراف شهر تهدید می شود. اگر نرخ های پمپاژ در چهار چاه افقی افزایش یابند، ریسک جذب آلاینده ها بالاتر است، و می توانند با افزایش تغذیه مصنوعی در چندین حوضه تغذیه و چاه های نشتی و یا با اصلاح توزیع تغذیه مصنوعی کاهش یابند. مدل جریان المان های محدود سه بعدی برای جایگاه Hardhof ساخته شد. معیار کنترلی اول از تفاوت های سر هیدرولیک (معیار-Δh) برای کنترل مدیریت میدان چاه و معیار دوم از روش خط مسیر (معیار-s%) برای کنترل درصد جریان آب به داخل، از منطقه شهری، استفاده کرد. هر دو روش کنترلی، تخصیص تغذیه مصنوعی (AR) را برای نرخ های پمپاژ معلوم در زمان اقتباس کردند. نتایج شبیه سازی نشان می دهند که (1) مطابق با دو معیار مختلف، تصمیمات مدیریت پیشینه ای، در مقایسه با کنترل بهینه، کمتر کارآمد بودند و (2) توزیع تغذیه مصنوعی محاسبه شده با دو معیار کنترلی نیز از یکدیگر متفاوتند و معیار-%s نتایج بهتری را در مقایسه با معیار-Δh ارائه می دهد. مدیریت تغذیه با معیار-s% به مقدار کمتری تغذیه ی آب نیاز دارد. نسبت بین تغذیه مصنوعی متوسط و ربایش متوسط، برای معیار-Δh1.7 و برای معیار-s% 1.5 می باشد. هر دو معیار به صورت آنلاین آزمایش شدند. این متدولوژی ها با استفاده از روش فیلتر Kalmanدسته ای برای تلفیق 87 اندازه گیری سر آب زیرزمینی در دسترس، برای به روز رسانی مدل در زمان-واقعی، به روش کنترل زمان-واقعی گسترش داده شدند. نتایج اجرای عملیاتی نیز با توجه به کاهش ریسک آلودگی آب رضایت بخش هستند.
ترجمه مقدمه
این مقاله، متدولوژی کنترل زمان-واقعی با استفاده از دو معیار کنترلی مختلف را که برای ربایش امن آب شرب در شهر زوریخ، سوئیس اجرا شده است، ارائه می دهد. میدان چاه Hardhof 15% تقاضای آب شرب شهر را ارائه می دهد و به عنوان یکی از آب بند های اصلی شبکه تامین آب شهری عمل می کند. رشد مناطق مسکونی و صنعتی نزدیک به میدان چاه Hardhof در دهه های اخیر، به ریسک های آلودگی بسیار بالاتر در زمین و در سطح منجر شده است. مبنای پیشینه ای برای مدیریت میدان چاه، متکی بر مناطق تعریف شده حفاظت از سر چاه برای جلوگیری از فعالیت های آلوده کننده در نزدیکی چاه ها و نظارت اضافی کیفیت آب پمپاژ شده بود. مطالعات ردیابی گاه به گاه و مجموعه های نمونه های آب برای مکان یابی و ترسیم منابع آلودگی استفاده شدند. در ضمن، مفهوم HACCP (تجزیه و تحلیل مخاطرات و نقاط کنترلی بحرانی) (WHO، 2010) به عنوان الزام قانونی در سوئیس گنجانیده شد (EDI، 2010). این الزام قانونی، همه تولید کنندگان آب شرب را ملزم به تضمین استاندارد کیفیت آب عرضه شده در هر زمان می کند. بنابراین، جریان احتمالی آب به سمت داخل از بخش های آبخوان که ممکن است حاوی منابع آلودگی باشند، باید تحت نظارت و یا کنترل در زمان-واقعی باشد. حسگرهای آنلاین را می توان برای نظارت بر آبخوان ها و بهره برداری از چاه ها استفاده کرد. این حسگرها داده های سر، دما و یا داده های شیمیایی، به عنوان مثال رسانندگی الکتریکی را در آب زیرزمینی انتقال می دهند و ارزش بالقوه ای برای مدیریت زمان-واقعی میدان های چاه دارند. ما سیستم مدیریت میدان چاه زمان-واقعی را به عنوان ترکیبی از سه بخش فنی در نظر می گیریم: 1) داده های منتقل شده در زمان-واقعی، 2) مدلی که با این داده ها به روز می شود و 3) الگوریتم کنترلی برای محاسبه نرخ های پمپاژ لازم در زمان کنونی و یا به عنوان سیگنال پیش گویانه برای تصمیمات مدیریتی آینده. مطالعه کنونی ما، رویکرد کنترلی را معرفی می کند که از تجزیه و تحلیل خط مسیر ذرات به عنوان معیار کنترلی برای مدیریت زمان-واقعی میدان چاه Hardhof تحت شرایط نیروهای متغیر زمانی (نرخ های تغذیه طبیعی، مراحل رودخانه، شرایط مرزی و مدیریت آب زیرزمینی) استفاده می کند.
در مطالعه ی پیشین (Bauser و همکاران، 2010) کنترل زمان-واقعی میدان چاه Hardhof با هدف کاهش جریان آبی که به طور بالقوه آلوده است، به سمت داخل از مرکز شهر به سمت میدان چاه، با استفاده از تفاوت های سر هیدرولیک (بین منطقه میدان چاه و منطقه نزدیک تر به منابع آلودگی) به عنوان معیار کنترل (معیار-Δh) بود. اگر چه نتایج شبیه سازی های آفلاین و برنامه-آنلاین در میدان، رضایت بخش بودند، تمرکز مستقیم بر روی مسیرهای ذرات به مسئله آب آلوده ای که می تواند به چاه های آب شرب برسد، رسیدگی می کند. معیار مبتنی بر مسیرهای ذرات، که از این پس به صورتمعیار-s% ذکر می شود، می تواند به مسیرهای سه بعدی ذرات رسیدگی کند، در حالی که معیار-Δh در اصل سنجه ای دو بعدی است. آب های حاصل از مناطق آلوده هنوز هم می توانند از لایه های عمیق تر در آبخوان جذب شوند. این امر، انگیزه اصلی برای ادامه شبیه سازی های کنترلی بر اساس معیار-s% در این مطالعه بود. روش خطوط مسیر در بسیاری از موارد برای مدیریت منابع آب زیرزمینی استفاده می شود، به عنوان مثال برای برآورد مناطق جذب چاه های در حال بهره برداری و یا برنامه ریزی شده (به عنوان مثال Barپایین، 1994؛ Bayer و همکاران، 2004 Mulligan و Ahlfeld، 2007)، و برای برآورد زمان های سیر آلاینده (به عنوان مثال Shafer، 1987؛ Zheng و همکاران، 1988). پروژه W-SAHaRA با بودجه اتحادیه اروپا (تجزیه و تحلیل تصادفی حفاظت از سر چاه و ارزیابی ریسک) روش های ترسیم را برای مناطق جذب تجزیه و تحلیل کرد (به عنوان مثال Stauffer و همکاران، 2005؛ van Leeuwen و همکاران، 2000). اگر فرض شود که آلاینده ها دستخوش واکنش های شیمیایی و یا پوسیدگی نمی شوند و پراکنده و یا پخش نمی شوند، مساله انتقال آلاینده به مساله ترسیم الگوی جریان تقلیل می یابد (O’Neill، 1990). پخش شدن آلاینده توسط پراکندگی و نفوذ می توانند به دلیل پخش شدن تصادفی "ذرات آلاینده" هنگام حرکتشان از درون آبخوان باشند (به عنوان مثال Phillips و Gelhar، 1978؛ Prickett و همکاران، 1981)، که در مطالعه ما در نظر گرفته نمی شود. چندین مقاله (به عنوان مثال Katsafirakis و همکاران، 2009؛ Varljen و Shafer، 1993) جفت شدگی مدل های خط مسیر ذرات را با متدولوژی های بهینه سازی، برای تطابق با وظایف مدیریت، مانند بهینه سازی زمان بندی های پمپاژ برای میدان های چاه در معرض بخش های آلوده شده ی آبخوان، یا بهینه سازی فرآیندهای بازسازی، نشان می دهند (Bayer و همکاران، 2004). تجزیه و تحلیل خط مسیر برای مدیریت تغذیه مصنوعی برای حفاظت بهتر از منابع آب زیرزمینی در برابر نفوذ آب شور در آبخوان های ساحلی نیز استفاده شده است (Shammas، 2008). مطالعه ی اخیر دیگر (Tiwary و همکاران، 2005) به مدل سازی خط مسیر برای ارزیابی مهاجرت یون از معدن به آب زیرزمینی، به منظور قضاوت در مورد تنزیل کیفیت آب زیرزمینی، می پردازد. اثر آب فاضلاب یا آلاینده های دیگر بر روی منابع آب زیرزمینی در مناطق شهری نیز با استفاده از خطوط مسیر تجزیه و تحلیل شده است (به عنوان مثال Pokrajac، 1999؛ SubbaRao و GurunadhaRao، 1999).
هیچ یک از مطالعات ذکر شده از روش خط مسیر برای مدیریت زمان-واقعی یا کنترل زمان-واقعی بهینه ی میدان چاه استفاده نکردند. روش کنترلی می تواند برای موارد شامل میدان های چاهی که به منابع آلودگی بالقوه ی احیا نشده نزدیک در زیرسطح یا میدان های چاه که در معرض تهدید آب و فاضلاب لوله های نشت کننده نزدیک می باشند، مهم باشد. تفاوت مهم با مطالعات ذکر شده این است که مدیریت در این مطالعه مجددا برای هر گام زمانی بهینه سازی می شود. تجزیه و تحلیل خط مسیر در رویکرد ما برای محاسبه درصدهای خطوط مسیر نشات گرفته از بخش به طور بالقوه آلوده ی آبخوان استفاده می شود. سپس این درصدها به عنوان ورودی کنترلی برای کنترل بهینه ی میدان چاه استفاده می شوند (معیار-s%). نتایج کنترل بهینه با استفاده از معیار درصد با نتایج کنترل با معیار-Δh مقایسه می شوند. بخش های زیر مطالعه موردی میدان چاه، متدولوژی، نتایج حاصل، و در نهایت بحث و جمع بندی را ارائه می دهند.