شماره ركورد
26484
پديد آورنده
الهام سليمانيان
عنوان
شبيه ساز آب براي رويكرد همبست آب، غذا و انرژي
مقطع تحصيلي
ارشد
رشته تحصيلي
عمران
سال تحصيل
1397
تاريخ دفاع
1400/12/15
استاد راهنما
عباس افشار
دانشكده
عمران
چكيده
در سالهاي اخير همبست آب، غذا و انرژي مورد توجه بسياري قرار گرفته است. رويكردهاي مدلسازي سيستم همبست را ميتوان به دو گروه 1- مدلسازي يكپارچه و 2- مدلسازي تلفيقي تقسيمبندي كرد. رويكرد مدلسازي يكپارچه با استفاده از يك چارچوب جامع به بررسي رفتاري و مدلسازي سيستم همبست ميپردازد. در حاليكه در رويكردهاي تلفيقي از مدلهاي جداگانهاي براي شبيهسازي هر يك از زيرسيستمهاي همبست استفاده شده و در انتها نتايج آنها با يكديگر ادغام ميشود. بر اساس مرور تحقيقات انجام شده، هيچ از يك دو رويكرد اشاره شده توانايي لازم و كافي براي لحاظ كردن روابط دروني هر يك از زيرسيستمها و تعاملات خارجي بين زيرسيستمها در هر گام زماني را ندارد. از اين رو توسعه يك مدل شبيهساز جامع همبست به نحوي كه بتواند روابط دروني وتعاملات بيروني را در هر گام زماني و درارتباط با دو زيرسيستم ديگر بررسي كند ضرورت دارد. در اين پاياننامه به طور مشخص يك مدل شبيهساز آب كه قادر به شبيهسازي روابط دروني مهم و اثر گذار بر تعاملات بيروني سيستم همبست است با استفاده از زبان برنامهنويسي پايتون توسعه داده شده است. مدل شبيهساز آب براي همبست قادر بوده تا در دو حالت اجراي مستقل و اجراي متصل با دو زيرسيستم ديگر اجرا شود. در حالت اجراي مستقل تعاملات بيروني با دو زيرسيستم غذا و انرژي به صورت سريهاي زماني وارد مدل شده و در حالت متصل مدل تعاملات رفت و برگشتي در هر گام زماني با دو زيرسيستم ديگر دارد. با شبيهسازي روابط دروني مهم زيرسيستم آب مقادير كمي و كيفي زيرسيستم آب بهتر مشخص شده و در نتيجه تعاملات خارجي زيرسيستم آب با دو زيرسيستم غذا و انرژي دقيقتر تعيين ميشود. تدقيق ميزان تعاملات خارجي بين زيرسيستمها به مديريت بهتر هر يك از آنها و در نهايت ايجاد پايداري در هر يك از زيرسيستمها كمك مينمايد. مدل شبيهساز آب توسعه داده شده داراي ماژولهاي شبيهسازي تبخير، جريان سطحي و جريان زيرزميني، بهرهبرداري از مخازن، تبادل آب سطحي و آب زيرزميني و شبيهسازي شوري است. عملكرد هر يك از ماژولها در طول دوره كاليبراسيون براي سالهاي آبي 83 تا 89 و در صحتسنجي در سالهاي آبي 89 تا 92 مورد ارزيابي قرار گرفت. مقادير شاخصهاي ارزيابي مدل در طول دوره كاليبراسيون و صحت سنجي براي كليه ماژولهاي تبخير جريان سطحي آب زيرزميني و در ماژول شوري رضايتبخش و قابل قبول ارزيابي شد. با در نظر گرفتن مقادير شاخصهاي عملكرد، ميتوان اذعان داشت مدل توسعه داده شده عملكرد خوبي در شبيهسازي زيرسيستم آب دارد. به عنوان مثال مقدار شاخص نش براي ماژول تبخير برابر با 0.92 و 0.92 ، براي ماژول رونديابي جريان برابر با 0.54 و 0.51، براي آب زيرزميني منطقه اول برابر با 0.60 و 0.71، آب زيرزميني منططقه دوم برابر با 0.68 و 0.48، آب زيرزميني منطقه سوم برابر با 0.69 و 0.64، براي آب زيرزميني منطقه چهارم برابر 0.92 و 0.64 و براي شبيهسازي شوري در رودخانه برابر با 0.53 و 0.48 به ترتيب در طول دورههاي كاليبراسيون و صحتسنجي به دست آمد. دقت خوب مدل آب توسعه داده شده با توجه به اينكه امكان بررسي تعاملات با دو زيرسيستم غذا و انرژي را دارد به عنوان يافته مهم اين تحقيق و گامي مهم در دستيابي به ابزار مناسب براي شبيهسازي سيستم همبست آب، غذا و انرژي در نظر گرفته ميشود.
تاريخ ورود اطلاعات
1401/02/17
عنوان به انگليسي
Presenting water simulator for WEF Nexus
تاريخ بهره برداري
3/6/2023 12:00:00 AM
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
الهام سليمانيان
چكيده به لاتين
In recent years, the water, food and energy nexus has received much attention. In this study, in order to model the inetractions between water, food and energy, first the nexus modeling approaches were examined and the disadvantages of each of them were identified. Based on this, nexus modeling approaches can be divided into two groups: 1- Integrated modeling and 2- Compiled modeling. The integrated modeling approach uses one framework to model the nexus system, while the integrated approaches use separate models to simulate each of the nexus subsystems, and finally integrate their results. According to a review of research, neither of the two approaches mentioned is capable of considering the interrealations of each subsystem and the interactions between subsystems at each time step. Therefore, it is necessary to develop a comprehensive nexus simulator model that can examine interrelations and interactions at any time step. In this dissertation, a water simulator model that is able to simulate important interrelations which can affect the interactions of the nexus system is specifically developed using the Python programming language.
The water simulator model for nexus is able to run in two modes of stabd-alone and linked mode with two other subsystems. In the stand-alone mode, the interactions with the two food and energy subsystems are entered into the model in time series, and in the linked mode, the model has reciprocal interactions with the other two subsystems in each time step. By simulating the important interrelations of the water subsystem, the quantitative and qualitative values of the water subsystem are better determined, and as a result, the interactions of the water subsystem with the two food and energy subsystems are determined more precisely. Examining the extent of interactions between subsystems helps to better manage each of subsystem and ultimately create sustainablity in each of the subsystems.
The developed water simulator model has evaporation simulation modules, surface flow and groundwater flow, reservoir operation, surface water and groundwater exchange, and salinity simulation. The performance of each module was evaluated during the calibration period for the calibration years 83-89 and then in validation years 89-92. The values of model evaluation indicators during the calibration and validation period were evaluated as satisfactory and acceptable for all all modules. Considering the values of performance indicators, it can be acknowledged that the developed model has a good performance in simulating the water subsystem. For example, the Nash index value for the evaporation module is 0.92 and 0.92, for the flow routing module is 0.54 and 0.51, for the first zone groundwater is 0.60 and 0.71, the second zone groundwater is 0.68 and 0.48, the third zone groundwater Equal to 0.69 and 0.64, for groundwater of the fourth region equal to 0.92 and 0.64 and for simulation of salinity in the river equal to 0.53 and 0.48 during the calibration and validation periods, respectively. The good accuracy of the developed water model, considering that it is possible to study the interactions with two food and energy subsystems, is considered as an important finding of this research and an important step in obtaining a suitable tool for simulating the water, food and energy correlation system.
Author
Elham Soleimanian
SuperVisor
Abbas Afshar