کمبود منابع آب، راندمان بالای شبکه های آبیاری تحت فشار و افزایش تولید لوله های انتقال توسعه روز افزون این شبکه ها را سبب گردیده است. با توجه به تفاوت مبانی طراحی، اجرا و بهره برداری شبکه های آبیاری تحت فشار در مقایسه با شبکه های آبیاری روباز، ارزیابی و بهبود عملکرد این شبکه ها ضروری است. از طرفی در روش های ارزیابی انجام شده، سیستم های اصلی و مزرعه به صورت مستقل و همزمان نمی-باشند. در این راستا مدل npapis با قابلیت ارزیابی دیدگاه های مدیریتی، فنی، اقتصادی، زیست محیطی و اجتماعی تهیه گردید. برای هر یک از دیدگاه های مدل npapis چندین زیردیدگاه مناسب در دو بخش مستقل سیستم اصلی و مزرعه تعریف گردید. این مدل توانایی محاسبه اعتبار ارزیابی و نمره عملکرد ارزیابی هر یک از سیستم های اصلی و مزرعه را در هر زیردیدگاه، دیدگاه و کل شبکه را دارد. این مدل قادر است در راستای تسریع و کاهش هزینه ارزیابی را به صورت اجمالی با تعداد محدودی از شاخص-های کلیدی انجام دهد. در این مدل وزن شاخص ها و زیردیدگاه ها و دیدگاه ها با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی با انعطاف پذیری تغییر توسط کاربر محاسبه شده و ارزیابی از طریق روش کلاسیک صورت می گیرد. برای ارزیابی مدل npapis شبکه آبیاری تحت فشار آیدوغموش واحد اکرم آباد بررسی گردید. نتایج این ارزیابی نشان می دهد که بهترین نمره عملکرد در بین دیدگاه های ارزیابی شده، دیدگاه مدیریتی با نمره عملکرد %3/77 و اعتبار ارزیابی %9/95 و دیدگاه فنی با نمره عملکرد %9/72 و اعتبار ارزیابی %9/86 را داشته اند و پایین ترین نمره عملکرد را دیدگاه اقتصادی با نمره عملکرد % 24 و اعتبار ارزیابی % 1/51 دارد. با توجه به ارزیابی موفق شبکه آبیاری آیدوغموش توسط مدل npapis پیشنهاد می شود که از این مدل به عنوان ابزاری مناسب در ارزیابی عملکرد سایر شبکه های آبیاری تحت فشار استفاده گردد.

بررسی های کلی بیانگر آن است که عملکرد اغلب شبکه های آبیاری روباز، پایین تر از حد انتظار می باشد. تجربه شبکه-های روباز و توسعه اخیر شبکه های تحت فشار ضرورت توسعه روش-ها و ابزارهای مورد نیاز برای ارزیابی عملکرد شبکه های تحت فشار در جهت پیشگیری از ضعف عملکرد و یا بهبود عملکرد را گوشزد می نماید. در این تحقیق، مدل کامپیوتری papis برای ارزیابی عملکرد شبکه های تحت فشار تدوین گردیده است. در این نرم افزار کاربر می تواند در هر سطح و دقتی که مورد نظر باشد از هر یک از دیدگاه های پیش بینی شده در الگوریتم، سیستم را ارزیابی نماید. دیدگاه های پیش بینی شده در مدل عبارتند از: دیدگاه مدیریتی، فنی، اقتصادی-مالی، اجتماعی و زیست محیطی. مدل papis به گونه ای تهیه شده است که قادر است عملکرد هر یک از دیدگاه ها و در نهایت عملکرد کلّ شبکه را در دو مرحله سریع و تفصیلی محاسبه نماید. در مرحله اول، عملکرد به صورت سریع و بعد در صورت لزوم عملکرد به صورت تفصیلی ارزیابی می شود. هر دو روش ارزیابی با استفاده از روش کلاسیک انجام می شود و اعتبار ارزیابی که با استفاده از نسبت تعداد کل شاخص های محاسبه شده به کل با اعمال ضرایب اهمیت به دست می آید، برای هر کدام از دیدگاه ها و کل شبکه محاسبه می شود. ضرایب اهمیت برای شاخص ها و دیدگاه ها با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی ahp به دست می آید. در این تحقیق قابلیت مدل papis برای ارزیابی عملکرد سامانه های تحت فشار در واحد اکرم آباد شبکه آیدوغموش مورد ارزیابی قرار گرفت. این پروژه در استان آذربایجان شرقی واقع شده و مساحت بخش مورد ارزیابی که تماماً تحت آبیاری بارانی به دبی 87 لیتر بر ثانیه می باشد، 70 هکتار است. نتایج این ارزیابی به شرح زیر می باشد: در دیدگاه های مدیریتی، فنی، اقتصادی-مالی، اجتماعی و زیست محیطی نمره عملکرد به روش سریع به ترتیب در حدود 89% ، 97% ،51% ، 78% و 88% و در روش تفصیلی به ترتیب در حدود 81% ، 87% ، 47% ، 89% و 78% می باشند که به جز دیدگاه اقتصادی که عملکرد نسبتاً ضعیفی دارد بقیه دیدگاه ها دارای عملکرد خوب و یا بسیار خوب هستند. اعتبار ارزیابی برای هر یک از دیدگاه ها در روش ارزیابی سریع به ترتیب در حدود 93% ، 82% ، 60% ، 61% و 100% و در ارزیابی به روش تفصیلی به ترتیب 92% ، 82% ، 41% ، 34% و 97% می باشند که به جز دیدگاه های اقتصادی و زیست محیطی که دارای درصد اعتبار پایینی می باشند بقیه دارای درجه اعتبار بالایی هستند. نمره عملکرد کل شبکه در ارزیابی اجمالی 5/88% و اعتبار ارزیابی4/84% می باشند و در ارزیابی تفصیلی نمره عملکرد کل شبکه 8/80 درصد به دست آمد. این نمره نشان دهنده عملکرد بسیار خوب کل شبکه می باشد. اعتبار ارزیابی ، 7/78% است که در سطح خوبی می باشد. نتایج به دست آمده بیانگر آن است که مدل papis ابزار کارآمدی برای ارزیابی کمّی عملکرد سیستم های آبیاری تحت فشار می باشد. در مورد شبکه آبیاری اکرم آباد، طی محاسبات انجام شده مشخص گردید که از نظر عملکرد، بهترین دیدگاه ها، دیدگاه فنی با عملکرد 2/87 درصد و درجه اعتبار 8/81 درصد و دیدگاه مدیریتی با عملکرد 81 درصد و درجه اعتبار 8/91 درصد می باشند. و ضعیف ترین عملکرد مربوط به دیدگاه اقتصادی-مالی با عملکرد 7/47 و درجه اعتبار 8/40 می-باشد. از میان دیدگاه های مورد بررسی، بیشتر اطلاعاتی که قابل حصول نبوده مربوط به دیدگاه زیست محیطی می باشد و این به دلیل نوپا بودن سیستم آبیاری در منطقه و عدم وجود اطلاعات کافی در زمینه اثرات زیست محیطی سیستم پس از احداث و بهره برداری می باشد. با توجه به نمرات عملکرد به دست آمده، بیشترین پتانسیل بهبود، در دیدگاه اقتصادی-مالی وجود دارد و به دنبال آن به ترتیب، دیدگاه های اجتماعی، زیست محیطی، مدیریتی و فنی قرار دارند.

محدودیت منابع آب و تشدید این محدودیت که ناشی از تداوم میزان افزایش تقاضا و رقابت در بخش های مختلف کشاورزی، صنعت، شرب و محیط زیست است، سبب گردیده تا استفاده بهینه از منابع آب موجود و افزایش بهره وری سیستم های موجود مطرح گردد. افزایش انعطاف پذیری توزیع و تحویل آب و کاهش تلفات آب با استفاده از سیستم های کنترل عامل مهمی در بهبود و ارتقاء عملکرد شبکه های آبیاری می باشد. مطالعات انجام شده نشان می دهد که بهبود عمده در عملکرد بهره برداری از شبکه های آبیاری می تواند از طریق بهبود مدیریت توزیع و تحویل آب با بکارگیری سیستمهای کنترل مناسب تر حاصل شود. خودکارسازی سازه ها یکی از روشهای ارتقاء بهره وری، بهبود بهره برداری و افزایش انعطاف-پذیری در شبکه ها می باشد. برای این امر سیستمهای کنترل مورد نیاز می باشد که از این میان می توان به سیستم های کنترل بالادست و کنترل پائین دست کلاسیک (pid) و سیستم کنترل پائین دست خاص bival اشاره کرد. به منظور توسعه محلی تکنولوژی سامانه های کنترل خودکار و کاربرد آنها در کانالهای آبیاری، باید این سیستم ها ساخته شده و در مقیاس آزمایشگاهی مورد آزمون و ارزیابی قرار بگیرد. در این تحقیق سامانه کنترل خودکار بالادست و پائین دست pid و سامانه کنترل خودکار پائین دست bival طراحی و ساخته شدند و بعد از نصب در فلوم آزمایشگاهی مورد آزمون و بررسی قرار گرفتند. سخت افزارهای سیستم شامل سنسورهای اندازه گیری عمق و فاصله، موتور محرک، دریچه کشوئی، قطعات الکترونیکی رابط و کامپیوتر و نرم افزار آن شامل الگوریتم کنترل خودکار pid، الگوریتم کنترل خودکار bival می باشد که با استفاده از برنامه labview با سخت افزار سامانه در ارتباط می باشد. برای بررسی سامانه کنترل خودکار بالادست pid سناریوهای مختلف تغییرات تدریجی و ناگهانی دبی در بالادست و برای بررسی سامانه کنترل خودکار پائین دست pid و bival سناریوهای مختلف تغییرات تدریجی و ناگهانی جریان در پائین دست اجراء شد و رفتار سامانه های کنترل تحت این شرایط مورد آزمون و بررسی قرار گرفت. در نهایت داده های حاصل از آزمایشات با استفاده از شاخص های mae،iae ، srt وpvv مورد ارزیابی قرار گرفت. مقدار این شاخص ها در شرایط کاهش ناگهانی جریان برای سامانه کنترل خودکار bival به ترتیب برابر با 22/0، 06/0، 51/1 دقیقه و 62/0 در صد بدست آمد که قابل قبول می باشد. همچنین مقادیر mae، iae و srt برای سیستم کنترل پائین دست pid در شرایط افزایش ناگهانی دبی به ترتیب برابر با 12/0، 03/0 و 16/1 دقیقه بدست آمده است. نتایج بدست آمده نشان می دهد که اجرای سامانه های کنترل خودکار بالادست و پائین دست pid و سامانه کنترل خودکار پائین دست bival توسعه یافته برای کنترل سطح آب رفتار مناسبی دارد و می توان آن را در کانالهای آبیاری مورد استفاده قرار داد.

رشد روزافزون جمعیت، افزایش رقابت در بخش‏های مختلف مصرف‏کننده آب (صنعت، شرب و کشاورزی) و محدودیت منابع آب ضرورت مدیریت مناسب و استفاده بهینه از منابع آب را ایجاب می‏کند. به‏دلیل عملکرد ضعیف شبکه‏های آبیاری و تأثیر آن در کاهش بهره‏وری آب در بخش کشاورزی، ارائه روش‏های موثر در بهره‏برداری مناسب از شبکه‏های آبیاری الزامی است. به‏منظور ارتقا عملکرد، تأمین انعطاف‏پذیری بالاتر و بهبود روش‏های تحویل و توزیع، استفاده از سیستم‏های کنترل خودکار در شبکه‏های آبیاری به‏عنوان یک راه‏حل استراتژیک مطرح شده است. فرایند توسعه یک سیستم کنترل خودکار در شرایط واقعی شامل تهیه مدل ریاضی سیستم و اطمینان از صحت عملکرد مدل، طراحی و ساخت مدل فیزیکی در آزمایشگاه و ارزیابی آن و در نهایت اجرای آن در شرایط واقعی می‏باشد. در این تحقیق در ابتدا مدل ریاضی سرریز لولایی خودکار با منطق pid به‏صورت تلفیقی با مدل هیدرودینامیک icss تهیه گردید. مدل تهیه‏شده بر روی کانال استاندارد شماره دو asce، تحت گزینه‏های بهره‏برداری مختلف مورد آزمون و ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که حداکثر خطای تنظیم عمق آب حدود 3% بوده که از لحاظ عملی قابل‏قبول می‏باشد و مدل قادر است نوسانات ایجاد شده را در زمان کوتاهی (حدود چند دقیقه) کنترل نماید. در مرحله دوم، روابط هیدرولیکی حاکم بر روی سرریز لولایی مورد بررسی قرار گرفت و رابطه ضریب دبی آن که به زاویه آن با کف بستگی دارد، برای شرایط جریان آزاد و مستغرق تعیین شد. ماکزیمم خطای رابطه حاصله در شرایط جریان آزاد 7/11 % و در حالت جریان مستغرق 57/13 % محاسبه گردید. در نهایت، مدل فیزیکی سامانه کنترل خودکار سرریز لولایی در آزمایشگاه هیدرولیک دانشکده کشاورزی دانشگاه تربیت مدرس ساخت شد. سپس، ضرایب کنترلی برای سیستم کنترل به‏صورت تجربی استخراج شد و در نهایت، سامانه کنترل تحت گزینه‏های افزایش و کاهش ناگهانی دبی ورودی مورد آزمون قرار گرفت. پس از بررسی نمودارهای تغییرات عمق آب و شاخص‏های ارزیابی عملکرد، مشخص گردید، حداکثر خطای سامانه کنترل در تنظیم عمق آب حدود 10 % بوده و انحرافات عمق آب در مدت زمان کمتر از 3 دقیقه کنترل می‏گردد.

سیستمهای کنترل و سازه های مربوطه نقش مهمی در انتقال و توزیع آب در شبکه های آبیاری دارند و موفقیت شبکه ارتباط مستقیم با کیفیت عملکرد آنها دارد. افزایش انعطاف پذیری در توزیع و تحویل آب با استفاده از سیستم های کنترل پایین دست خودکار عامل مهمی در بهبود و ارتقاء عملکرد شبکه های آبیاری می باشد . سامانه های مختلف کنترل پایین دست خودکار برای تامین انعطاف پذیری بیشتر پیشنهاد شده است که سیستم کنترل cardd یکی از سیستم های ابتکاری و خاص می باشد. جهت مطالعه و بررسی رفتار هیدرولیکی جریان در شبکه ها در تعامل با سیستم های کنترل که عمدتا ً جریان غیرماندگار برقرار است، استفاده از مدل های هیدرودینامیک اجتناب ناپذیر است. برای این امر توسعه مدل ریاضی سیستم های کنترل خودکار و تلفیق آن با مدل های شبیه سازی جریان در کانال های آبیاری ضروریست. در این تحقیق پس از توسعه الگوریتم کنترل cardd در انطباق با مدل هیدرودینامیک icss و تلفیق این دو مدل ریاضی با یکدیگر امکان ارزیابی و آزمون عملکرد الگوریتم کنترل cardd تحت شرایط گوناگون فراهم گردید. به منظور ارزیابی کیفیت عملکرد این الگوریتم کنترل، از کانال استاندارد شماره 2 پیشنهادی asce با 8 آبگیر و 8 بازه و شیبی ملایم استفاده شد. در ابتدا با انجام چندین آزمایش سعی و خطا مقادیر مناسب برای ضرایب ثابت الگوریتم cardd استخراج گردید. در مرحله بعد الگوریتم cardd تحت 4 سناریوی بهره برداری پیشنهادی asce مورد ارزیابی قرار گرفت. پس از انجام آزمونها نتایج حاصله از آنها به صورت نمودارهایی از عمق در محل هر آبگیر ، دبی آبگیر و باز شدگی دریچه بر حسب زمان بررسی شد. همچنین شاخص های ارزیابی از قبیل خطای مطلق ماکزیمم، خطای مطلق تجمعی، خطای حالت ماندگار و زمان عکس العمل سیستم محاسبه و مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت. به منظور ارتقاء کیفیت عملکرد الگوریتم کنترل با توجه به راضی کننده نبودن نتایج حاصله از این 4 آزمون، 4 آزمون مشابه دیگر ولی با اعماق هدفی بالاتر از قبل بر روی الگوریتم انجام شد. نتایج حاصله از 4 آزمون آخر بیانگر عملکرد قابل قبول الگوریتم کنترل cardd تحت شرایط بهره برداری گوناگون می باشد و از مدل ریاضی تهیه شده می توان در مسائل کاربردی واقعی استفاده نمود.

محدودیت منابع آب و خاک و ضعف عملکرد شبکه های آبیاری و زهکشی در دنیا ضرورت بهبود بهره وری و ارتقای عملکرد شبکه ها را ایجاب می کند. بر اساس معیارهای جهانی یکی از شاخص های توسعه کشاورزی ساخت، نوسازی و بهسازی شبکه های آبیاری و زهکشی است. ارزیابی وضعیت موجود سیستم های آبیاری نشان داده است که عملکرد اغلب آنها بعلت نقائص مختلف در طراحی و اجرا، عدم نگهداری و بهره برداری مناسب و فقدان مدیریت مطلوب، پایین تر از حد مورد انتظار می باشد. با توجه به اینکه ساخت شبکه های آبیاری و زهکشی سرمایه عظیمی را طلب می کند، بهسازی آن می تواند راهکار مناسبی برای افزایش بهره وری آب گردد. متاسفانه به دلیل عدم وجود یک سیستم ارزیابی نظام یافته در شبکه های آبیاری، میزان اثربخشی اقدامات بهسازی صورت گرفته نامشخص است. به عبارت دیگر چندان معلوم نیست که اقدامات بهسازی انجام شده تا چه حد به اهداف مورد نظر دست یافته و به چه میزان موجب بهبود عملکرد شبکه شده است. بنابراین لازم است با توجه به صرف هزینه های قابل توجه در امر بهسازی برای تعیین اثربخشی اقدامات، ارزیابی یکپارچه و جامع نوسازی شبکه را مد نظر قرار داد. بدین منظور، شبکه آبیاری و زهکشی دشت مغان برای تعیین اثربخشی اقدامات بهسازی صورت گرفته، مورد ارزیابی قرار گرفت. در این تحقیق از روش ارزیابی کلاسیک استفاده شد. بدین معنی که در هر یک از دیدگاه ها مجموعه عوامل موثر بر بهسازی، شناسایی شده و شاخص های ارزیابی به صورت کمی تعریف شده اند. امتیاز وزن شاخص ها و دیدگاه ها با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی و نهایتاٌ متوسط وزنی نمره ارزیابی هر دیدگاه و شبکه محاسبه گردید. پروژه های بهسازی شده بر حسب ویژگی به دو گروه موضعی و کلان دسته بندی شدند. از بین 14 مورد پروژه بهسازی کلان، زیرپروژه بهسازی آبیاری دشت مغان قطعه mc-i/12 در بخش بهسازی کل و دیدگاه فنی به ترتیب با امتیاز 7/89 و 7/93 درصد و رتبه خوب و بسیار خوب، اثربخشی بالاتری در مقایسه با سایر پروژه ها بدست آورده است. در دیدگاه غیرفنی، زیرپروژه بهسازی آبیاری دشت مغان قطعه mc-i/6 با امتیاز 5/88 درصد و رتبه خوب اثربخش ترین پروژه از لحاظ اقتصادی بوده است. از تعداد کل پروژه های بهسازی، در بخش بهسازی کل 1/7 درصد پروژه ها اثربخشی بسیار خوب، 50 درصد اثربخشی خوب و 9/42 درصد نیز اثربخشی متوسط دارند. در دیدگاه فنی 6/28 درصد از پروژه ها اثربخشی بسیار خوب، 8/42 درصد اثربخشی خوب و 6/28 درصد نیز اثربخشی متوسط دارند. در دیدگاه غیرفنی نیز 4/21 درصد پروژه ها اثربخشی خوب، 3/64 درصد اثربخشی متوسط و 3/14 درصد نیز اثربخشی ضعیف را دارا می باشند. در نهایت اثربخشی بهسازی کل شبکه 31/82 درصد، اثربخشی بهسازی کل شبکه در دیدگاه فنی 36/86 درصد و اثربخشی بهسازی کل شبکه در دیدگاه غیرفنی 34/73 درصد می باشد. پیشنهاد می گردد برای افزایش عملکرد اجرای پروژه های بهسازی اعتبارات مالی پروژه ها، تجهیز ماشین آلات و مصالح مورد نیاز در زمان اجرا به موقع تامین گردند.

رودخانه بهمنشیر به طول تقریبی 80 کیلومتر در منتهی الیه جلگه خوزستان، در شمال غرب خلیج فارس قرار دارد. به طور کلی منابع آب منطقه به جریانات سطحی محدود می‎گردد و به لحاظ کیفیت نامناسب و شوری فوق العاده آبهای زیر زمینی امکان استفاده از منابع آبهای زیر زمینی غیر ممکن و یا اینکه دارای توجیه اقتصادی نیست. از طرفی اقتصاد مردم منطقه که خرمشهر و آبادان بزرگترین پایگاه های جمعیتی حاشیه رودخانه هستند به آب رودخانه بهمنشیر بستگی دارد. پس از احداث سدهای مخزنی در ایران ، ترکیه و سوریه در دهه ???? بر روی رودخانه های دز، دجله و فرات، آب اروند رود و کارون کاهش یافته و در نتیجه شوری در رودخانه های بهمنشیر و اروند پیشروی نمود و باعث کاهش کیفیت آب جهت مصارف کشاورزی و شهری شد. مدل سازی عددی جریان به عنوان ابزاری جهت مطالعه وضعیت جریان و نحوه ی انتشار و انتقال شوری در رودخانه بهمنشیر مورد استفاده قرار گرفته است. مدل عددی کوهیرنس، به عنوان یک مدل عددی معتبر که شامل بخش های مختلف هیدرودینامیکی، آلاینده، بیولوژیکی و رسوب می باشد، جهت شبیه سازی جریان در منطقه مورد مطالعه به کار گرفته شده است. توسط شبکه ای با 71 سلول در راستای طول و 20 سلول در راستای عرض رودخانه بهمنشیر ایجاد شد. مدل سازی هیدرودینامیکی به کمک گسسته سازی و حل معادلات ناویر – استوکز و پیوستگی با روش مد-اسپلتینگ و با دو گام زمانی متفاوت انجام می شود. جریان های جزرومدی توسط پنج مولفه ی k1، o1، n2، m2، s2 در مرز باز دریا و دبی موجود در مرز رودخانه اعمال می گردد. نتایج حاصل از این تحقیق نشان می دهد که جریان و کیفیت آب در بهمنشیر تحت تاثیر نیروهای جزرومدی بوده و روند نوسانی را دنبال می کند. که برآیند آن نفوذ آب شور از دریا به سمت بالادست رودخانه می باشد. مقایسه نتایج حاصل از اندازه گیریهای میدانی و مدل سازی مبین این موضوع بود که مدل کوهیرنس بخوبی توانسته است نوسانات سطح آب و توزیع شوری را در زمان و مکان شبیه سازی کند. پس از آن با تعریف سناریوهای محتمل و با توجه به شرایط جغرافیایی منطقه، تغییر بده رودخانه و مسائل مربوط به ساماندهی و بهره برداری رودخانه، میزان افزایش یا کاهش سطح آب و طول نفوذ شوری نسبت به حالت پایه مقایسه شد و نتایج حاصل از شبیه سازی مدل بعنوان الگوی رفتاری رودخانه در برابر شرایط محیطی مختلف ارائه شد. نتایج مدل افزایش نفوذ شوری به بالادست رودخانه در سناریو کاهش دبی، باد خلاف مسیر رودخانه و کاهش مقاومت بستر را نشان داد. در ادامه با استفاده از سری زمانی جابجایی جبهه های شوری، الگوی مکانی و زمانی نفوذ شوری مورد بررسی قرار گرفت و بهترین محدوده های مکانی و زمانی جهت برداشت آب از رودخانه ارزیابی شد.

با توجه به اهمیت و مزایای سیستم های کنترل خودکار در مدیریت و بهره وری بهینه از آب در شبکه ها، و توسعه سیستم های الکترونیک و الکترومکانیک، در چند دهه اخیر سعی بر این بوده است که سیستم کنترلی ارائه گردد که بتواند به بهترین نحو مدیریت بهره برداری از شبکه را بعهده گیرد. از این رو تکنیک‎ها و الگوریتم های زیادی ابداع گردیده اند که هر کدام از این الگوریتم ها روش و منطق خاصی را برای کنترل شبکه در نظر گرفته اند. بررسی سیر تکاملی الگوریتم های کنترل نشان می دهد که علیرغم پیشرفت تکنیکها و الگوریتم های کنترل، به دلیل وجود برخی از مشکلات نظیر نیاز سیستم های کنترل ابداع شده به امکانات سخت افزاری پیچیده، خطا در جمع آوری داده ها از سطح شبکه، عدم قطعیت در برآورد زمان انتقال، میزان دبی، تقاضای واقعی و پیش بینی شده و همچنین پیچیدگی روابط ریاضی حاکم بر برخی سیستم های کنترل در شبکه ها، عملکرد الگوریتم های کنترل نیاز به ارتقاء و بهبود داشته بطوریکه ابداع الگوریتم های جدید همچنان موضوع تحقیق محققان این رشته می باشد. استفاده از تکنیک فازی با توجه به خصوصیات آن می تواند به عنوان یک کنترل کننده توانا، بخش عمده ای از نواقص ذکر شده را برطرف سازد. از خصوصیات مهم این تئوری توانایی کنترل فرآیند هایی است که دارای روابط ریاضی پیچیده می باشند. این تکنیک مسئله عدم قطعیت را در نظر می گیرد. هزینه ی کمتر تجهیزات الکترونیکی بکار رفته در این روش در مقایسه با سیستم های کنترل خودکار کلاسیک از دیگر مزایای این روش است. به‎ منظور توسعه تجربه ساخت سامانه‎های کنترل خودکار کانال‎های آبیاری و کاربرد عملی آنها لازم است ابتدا سامانه مورد نظر ساخته شده و به صورت نمونه آزمایشگاهی مورد بررسی قرار گیرد تا پس از تایید عملکرد آزمایشگاهی، بتوان کاربرد آن در کانالهای آبیاری را توسعه داد. در این تحقیق، خودکارسازی سرریز لولایی با استفاده از الگوریتم فازی به منظور کنترل سطح آب بالادست سازه صورت پذیرفت، سامانه کنترل خودکار سرریز لولایی در مقیاس آزمایشگاهی ساخته شد و عملکرد آن تحت شرایط تغییرات کم و زیاد جریان مورد ارزیابی قرار گرفت. به منظور ارزیابی عملکرد سیستم کنترل فازی، نمودارهای تغییرات زمانی عمق آب، ارتفاع سرریز و دبی جریان رسم شد، همچنین شاخص‎های خطای مطلق حداکثر ، خطای مطلق تجمعی و زمان عکس‎العمل سیستم محاسبه گردید و مورد بررسی قرار گرفت. نتایج حاصله نشان می‎دهد که در شرایط تغییرات شدید جریان (400درصد)، بیشترین مقدار برای شاخص‎های mae و iae به ترتیب 9/2 و 1/17 درصد بوده و این انحرافات طی زمان کوتاهی (کمتر از 2 دقیقه) در محدوده مجاز تثبیت شده است. با در نظر گرفتن این مقادیر و با توجه به شدت تغییرات دبی، عملکرد سامانه کنترل خودکار فازی ساخته شده در کنترل سطح آب مطلوب ارزیابی می‎شود و کاربرد آن در کنترل کانالهای آبیاری قابل توصیه است.

پایین بودن عملکرد اکثر پروژه های آبیاری مطالعات گسترده ای را در زمینه بهبود روش های بهره برداری ایجاب کرده است. بنابراین بهبود عملکرد در این بخش که بزرگترین مصرف‏کننده آب می‏باشد، یکی از مهم‏ترین مسائل در بین مهندسین آبیاری می‏باشد، برای نیل به این هدف لازمست که کنترل بهتر آب و توزیع مناسب آن مورد توجه قرار گیرد. سیستم های کنترل و سازه-های مربوطه نقش مهمی در توزیع آب در شبکه ها دارند و میزان موفقیت شبکه بستگی به چگونگی عملکرد آنها دارد. نحوه عمل سازه های کنترل تحت سیستم های مختلف کنترل متفاوت است. افزایش انعطاف پذیری توزیع و تحویل آب و کاهش تلفات آب با استفاده از سیستم های کنترل پایین دست عامل مهمی در بهبود و ارتقاء عملکرد شبکه های آبیاری می باشد. جهت مطالعه و بررسی رفتار هیدرولیکی جریان در شبکه ها در تعامل با سیستم های کنترل که عمدتاً در آنهاجریان غیرماندگار برقرار است، استفاده از مدل های هیدرودینامیک را اجتناب ناپذیر می کند. یکی از مدل های هیدرودینامیکی که می تواند شرایط هیدرولیکی یک شبکه آبیاری را به خوبی شبیه سازی کند، مدل icss است. مدل ریاضی انواع سامانه های کنترل خودکار از جمله کنترل خودکار pid در مدل icss تهیه شده است. طراحی واجرای موفق کنترل کننده های تناسبی –تجمعی-تفاضلی (pid) به تنظیم ضرائب کنترلی وابسته است، بطور معمول، تعیین این ضرایب برای هر سیستم خاص به‏‏صورت تجربی و یا سعی و خطا و بر اساس رفتار فرآیند موردکنترل پیشنهاد شده است که گاهی این روند بسیار طولانی بوده و یکی از معایب استفاده از کنترل‏کننده pid محسوب می گردد. در این تحقیق از الگوریتم ژنتیک در بهینه یابی ضرایب کنترلگر pid استفاده شده است. مدل مربوط به آن تهیه شد و با مدل هیدرودینامیک icss تلفیق گردید. برای آزمون عملکرد این مدل، روند بهینه سازی این ضرایب برای سیستم کنترل خودکار سرریز لولایی در کانال شماره دو asce، تحت گزینه بهره برداری افزایش زیاد دبی در ورودی کانال (حدود 500% افزایش ناگهانی) مورد ارزیابی قرار گرفت. تابع هدف الگوریتم ژنتیک در این تحقیق، مجموع شاخص های ارزیابی mae (خطای مطلق ماکزیمم)، iae (خطای مطلق تجمعی) و فرم بی بعد srt (زمان عکس العمل سیستم) در نظر گرفته شد. نتایج حاصله از ضرایب بهینه به دست آمده با ضرایب حاصله از آزمون و خطا در تحقیق قبلی در کانال، سازه و گزینه بهره-برداری مشابه مورد مقایسه قرار گرفت. نتایج نشان داد کلیه شاخص ها در ضرایب بهینه شده بهبود یافته اند. به طور کلی میانگین بهبود عملکرد کل سازه های سیستم در ضرایب بهینه شده در طول بهره برداری 24 ساعت، برای شاخص mae، 53/11درصد و برای شاخص iae، 34/ 19 بوده است.

چکیده محدودیت منابع موجود برای احداث شبکه‏های جدید آبیاری در دنیا و پایین‏بودن عملکرد اغلب شبکه‏های آبیاری از حد انتظارات، موجب توجه بیش از پیش به ارزیابی و ارتقاء عملکرد، بهبود مدیریت و افزایش بهره‏وری شبکه‏ها گردیده است. یکی از روش‏های پیشنهادی محققین در این خصوص بهبود روش‏های تحویل و توزیع و تأمین انعطاف‏پذیری بالاتر با ارتقاء سامانه‏های کنترل و خودکار‏سازی شبکه‏های آبیاری می‏باشد. قبل از اقدام به خودکارسازی لازم است که تجربیات موجود اتوماسیون شبکه های آبیاری کشور در بخش های مختلف سیستم های آبیاری، ایستگاه های پمپاژ، کانال های آبیاری و بندهای انحرافی بررسی شود و سپس با درنظر گرفتن معایب و مزایای این تجربیات نسبت به توسعه خودکار نمودن شبکه ها اقدام َگردد. بدین منظور در این تحقیق برای ارزیابی عملکرد سامانه های خودکار در شبکه های آبیاری مدل کامپیوتری inacsem ارائه گردید. مدل مذکور سامانه های خودکار را از دو دیدگاه فنی و عمومی مورد ارزیابی قرار می دهد. هرکدام از این دیدگاه ها دارای زیرمجموعه های متعددی بوده که در مجموع با لحاظ کردن کلیه عوامل موثر، عملکرد سامانه خودکار را با استفاده از شاخص های کمی و کیفی تعریف شده طبق روش ارزیابی کلاسیک تعیین می کند. مدل inacsem به گونه ای تهیه شده که قادر است عملکرد و اعتبار ارزیابی را برای هر دیدگاه، زیرمجموعه های آن و عملکرد کلی سامانه خودکار تعیین کند. ضرایب اهمیت شاخص ها با استفاده از روش ahp و نرم افزار expert choice تعیین شده و بصورت پیش فرض در مدل ارائه شده، کاربر نیز می تواند ضرایب را به دلخواه خود تنظیم نماید. برای نشان دادن قابلیت مدل تهیه شده، سامانه های خودکار پایش دبی در شبکه گتوند، الگوریتم های کنترل خودکار در مدل های فیزیکی، سامانه کنترل دور ایستگاه های پمپاژ بیله سوار مغان و سامانه کنترل خودکار سد لاستیکی تجن مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج کاربرد مدل در مورد دستگاه آرین 2000 نصب شده در کانال های گتوند و عقیلی شبکه گتوند نشان دهنده عملکرد متوسط این سیستم است. در کل عملکرد دستگاه به ترتیب در کانال گتوند و عقیلی برابر 58% و 63% حاصل گردید. نتایج ارزیابی عملکرد دستگاه در دیدگاه فنی به ترتیب برای کانال گتوند و عقیلی برابر35% و 52%، در دیدگاه های مدیریتی و اجتماعی به ترتیب برابر 76% و 66% است. بیشترین پتانسیل بهبود در دیدگاه های فنی و اجتماعی قرار دارد . به منظور ارزیابی سه الگوریتم کنترل pid، bival و fuzzy، از داده های آزمایشگاهی بدست آمده در تحقیقات طراحی و ساخت آزمون سامانه های کنترل خودکار سازه آب بند استفاده شد. نتایج ارزیابی عملکرد الگوریتم pid برابر 72% حاصل گردید. همچنین نتایج ارزیابی عملکرد الگوریتم bival برابر 69% و الگوریتم فازی برابر 72% بود که بیان کننده عملکرد خوب این الگوریتم هاست. نتایج کاربرد مدل در ارزیابی سامانه کنترل دور ایستگاه های پمپاژ بیله سوار مغان حاکی از آن است که عملکرد دیدگاه فنی، مدیریتی، اجتماعی و اقتصادی به ترتیب برابر 88%، 71%، 81% و 89 % است. عملکرد کلی ایستگاه های پمپاژ بیله سوار 82% بدست آمد. در کل نتایج ارزیابی عملکرد نشان دهنده عملکرد مطلوب سامانه خودکار است. نتایج کاربرد مدل در مورد ارزیابی سامانه خودکار سد لاستیکی تجن نشان دهنده عملکرد 76% است که بیانگر عملکرد خوب سامانه خودکار است.

بخش کشاورزی به عنوان یکی از عمده ترین مصرف کننده های آب بوده و باید به مدیریت و افزایش بهره وری آب در زیربخش های آن توجه ویژه ای معطوف نمود. این امر در شبکه های آبیاری، بهبود عملکرد شبکه ها و صرفهجویی در مصرف منابع آبی موجود را سبب خواهد شد. روش های متعددی برای ارزیابی و بهبود عملکرد شبکه وجود دارد ولی باتوجه به حجم بالای داده ها و نیاز به ارزیابی در زمان کوتاه روش هایی که توان تحلیل داده های زیاد در مدت کوتاهی را داشته باشند ارجحیت دارند. از سوی دیگر امروزه تحقیق پیرامون کاربرد علوم نوین در زمینه بهبود عملکرد شبکه های آبیاری مورد نظر قرار گرفته است. داده کاوی به عنوان یک روش نوین در زمینه ارزیابی و بهبود عملکرد شبکه های آبیاری می تواند مفید واقع شود. هدف اصلی این تحقیق ارائه ی دو روش داده کاویِ: خوشه-بندی و قواعد التزامی در بهبود و ارتقاء عملکرد شبکه های آبیاری و همچنین نمایش قابلیت کاربرد این روش ها در شبکه های آبیاری می باشد. در این پژوهش از تحلیل خوشه ایِ کلاسیک جهت استخراج مناطق همگن بهره برداری و از قواعد التزامی جهت پیدا نمودن ارتباط ویژگی های فیزیکی و بهره برداری شبکه استفاده شد. شاخص های بهره-برداری شبکه ی آبیاری قزوین به منظور خوشه بندی و عوامل فیزیکی به همراه شاخص های بهره برداری به منظور استخراج قواعد التزامی جمع آوری و بکار برده شدند. داده های مورد استفاده به عنوان ورودی مدل خوشه بندی به-صورت یک ماتریس 2×166 است که شامل شاخص های بهره برداری در 166 آبگیر شبکه آبیاری قزوین می باشند. تعداد بهینه خوشه ها با استفاده از شاخص صحت سنجی دیویس-بولدین 7 خوشه بدست آمد. هر خوشه نمایانگر یک منطقه همگن بهره برداری در سطح شبکه می باشد. استخراج خوشه های با عملکرد یکسان مدیران شبکه را در جهت تسهیل تصمیم گیری در زمینه ی بهره برداری، کمک خواهد کرد. جهت استخراج قوانین التزامی و الگوهای عملکردی شبکه دو گروه داده مورد استفاده قرار گرفت که گروه اول همان شاخص های بهره برداریِ استخراج شده به منظور خوشه بندی کلاسیک می باشد و گروه دوم عوامل فیزیکی مربوط به شبکه ی آبیاری قزوین است. در این روش شاخص های بهره برداری به عنوان پی آیند و عوامل فیزیکی به عنوان سری پیشین در نظر گرفته شدند. برای استخراج قوانین، شاخص ها و عوامل دسته بندی و گسسته شدند. ماتریس ورودی این مدل از 2×166 تا 5×166 برای پوشش حالت های مختلف، متغیر در نظر گرفته شد. همچنین از الگوریتم apriori جهت استخراج قوانین استفاده شد. نتایج نشان داد فاصله ی آبگیر از کانال اصلی و نوع دریچه به عنوان عوامل تأثیرگذار بر شاخص کفایت در قوانین مستحکم به ترتیب با ضرایب اطمینان 44 و 47 درصد نقش دارند. همچنین فاصله ی آبگیر از سازه تنظیم به عنوان یک عامل تأثیرگذار بر شاخص پایداری تحویل در مستحکم ترین قانون با ضریب اطمینان43 درصد نقش دارد. بررسی تواَمان چندین عامل فیزیکی بر شاخصهای بهره برداری نتایج حاصل از بررسی تک عاملی را تحت تأثیر قرار می دهد لذا در مدیریت بهره برداری شبکه برای بهبود شاخص های کفایت و پایداری باید عوامل اصلی موثر بر آن ها توامان مورد توجه قرار گیرد. نتایج حاصله، قابلیت مطلوب تحلیل های داده کاوی در استخراج الگوهای عملکردی شبکه را نشان داد.

امروزه کیفیت زندگی بشر به صورت مستقیم تحت تأثیر چگونگی برنامه ریزی و مدیریت منابع آب می باشد. سهم عمده ای از این منابع برای مصارف کشاورزی استفاده می شوند و شبکه های آبیاری و زهکشی که با هدف تأمین آب مورد نیاز کشاورزی احداث می شوند، نقش بسزایی را در کاهش تلفات، حفاظت کمی و کیفی آب و استفاده بهینه از این منابع دارند. با توجه به گذشت سال های طولانی از ساخت اولین شبکه های آبیاری در کشور، بیشتر آن ها به دلایل مختلفی دچار کاهش کارآمدی شده اند؛ لذا توجه به مقوله بهسازی شبکه های آبیاری، جهت ارتقاء عملکرد آن ها از اهمیت ویژه ای برخوردار است. به دلیل پیچیدگی مسئله بهسازی شبکه های آبیاری و وجود تعاملات و وابستگی بین اجزای آن و آثار بلند مدت مرتبط، نیاز به یک نگاه جامع، سیستمی و آینده نگر وجود دارد. یکی از ابزارهای مدیریتی برای این منظور، علم پویایی سیستم است. هدف این تحقیق ارائه روشی نو و موثر جهت فراهم کردن فضای تصمیم سازی در سطح برنامه ریزی و مدیریتی برای تحلیل بهسازی شبکه های آبیاری از دیدگاه شاخص های فرآیندی کفایت و عدالت (مطالعه موردی شبکه آبیاری و زهکشی فومنات)، با رویکرد پویایی سیستم ها است. برای تحقق این هدف، وضعیت موجود شبکه آبیاری فومنات در قالب ساختار علی و معلولی شناسایی و مدل مفهومی حاکم بر بهسازی این شبکه، تعیین گردید. به دنبال آن مدل کمی رفتار سیستم، تهیه شد و خروجی-های مدل در قالب سناریوها و سیاست های مختلف مورد تحلیل قرار گرفت. نتایج حاصله حاکی از آن است که با ادامه روند فعلی در آینده، وضعیت شبکه وخیم تر خواهد شد و مطلوبیت به روند نزولی خود ادامه خواهد داد. در مقابل نشان داده شده است که در صورت اعمال سیاست ها و سناریوهای مختلف، سطح مطلوبیت شبکه افزایش می یابد. براساس نتایج حاصله، درصد اثرگذاری سیاست های مختلف متفاوت بوده، سیاست سرمایه گذاری برای بهسازی فیزیکی و سیاست ثابت نگه داشتن سطح زیر کشت، به ترتیب در کوتاه مدت و بلند مدت به عنوان برترین تک سیاست های اعمالی انتخاب شده اند.

سرریزهای لولایی، سرریزهای لبه تیز متحرکی هستند که می توان زاویه آنها با کف را تغییر داده و همزمان دبی عبوری از سرریز و تراز سطح آب در بالادست سرریز را تنظیم نمود. با توجه به مزایای این سرریزها، ازجمله عملیات اجرایی و اتوماسیون آسان، کاربردشان رو به افزایش بوده و از این رو ویژگیهای هندسی و هیدرولیکی این نوع از سرریزها تحت مطالعه و بررسی است. تاکنون مطالعات اندکی بر روی سرریزهای لولایی هم عرض کانال صورت گرفته اما روابط دقیقی برای محاسبه دبی جریان عبوری از این سرریزها ارائه نشده است. همچنین اطلاعات موجود پیرامون روابط دبی-اشل سرریزهای لولایی با فشردگی جانبی بسیار اندک است. در این پژوهش، با استفاده از یک مدل آزمایشگاهی، آزمایش هایی بر روی چهار سرریز لولایی با فشردگی های جانبی مختلف برای شرایط جریان آزاد و مستغرق انجام گرفت و در هر آزمایش ضمن تغییر زوایای سرریز، دبی جریان و تراز سطح آب در بالادست اندازه گیری شد. با استفاده از نتایج بدست آمده ابتدا تغییرات ضریب سرعت، ضریب تصحیح زاویه و ضریب دبی سرریز لولایی از رابطه کیندسواتر-کارتر نسبت به پارامترهایی بی بعدی چون بار آبی به ارتفاع سرریز، زاویه سرریز و نسبت فشردگی سرریز، مورد ارزیابی قرار گرفت. مشخص شد که مقادیر ضریب دبی برای آزمایش های انجام شده در محدوده 6/0 تا 8/0 بوده و روند تغییرات از صفر تا 40 درجه، افزایشی و سپس تا 90 درجه کاهشی می باشد. با استفاده از داده های اندازه گیری شده و آنالیز ابعادی یک رابطه رگرسیونی برای ضریب دبی سرریزهای لولایی با فشردگی جانبی ارائه شد. ملاحظه گردید خطای نسبی معادله دبی از رابطه کیندسواتر-کارتر با ضریب دبی از رابطه رگرسیونی در حدود %15± می باشد. بر پایه نتایج مدل آزمایشگاهی کنونی برای سرریزهای لولایی با فشردگی جانبی و نتایج اندازه گیری های انجام شده توسط usbr بر روی سرریزهای لولایی هم عرض کانال و استفاده از معادلات انرژی و عمق بحرانی، رابطه ای برای محاسبه دبی جریان عبوری از سرریزهای لولایی استخراج شد. مشخص شد ضریب دبی سرریزهای لولایی هم عرض کانال بیش از سرریزهای با فشردگی جانبی بوده و با افزایش فشردگی جانبی سرریز، سرریز دبی کاهش می یابد. گراف هایی ارائه شده که میزان کاهش ضریب دبی به ازای فشردگی های مختلف سرریز را نشان می دهد. خطای نسبی معادله دبی با رابطه رگرسیونی ضریب دبی در حالت جریان آزاد برای سرریز لولایی هم عرض کانال در حدود %5± و برای سرریز لولایی با فشردگی جانبی در حدود %10± می باشد. با مقایسه نتایج این رابطه با رابطه معادله کیندسواتر-کارتر مشخص شد که رابطه ارائه شده بر اساس معادلات انرژی و عمق بحرانی دقت بیشتری در محاسبه دبی دارد. بر طبق قاعده فررو و داده های آزمایشگاهی، معادله دبی-اشل برای سرریزهای لولایی هم عرض کانال و با فشردگی جانبی ارائه گردیده که دارای خطای نسبی هریک به ترتیب %5± و %10± می باشد. با مقایسه ضریب دبی داده های آزمایشگاهی و گراف های هالسینگ برای سرریزهای ثابت مایل، ملاحظه گردید همخوانی مناسبی بین داده های پژوهش کنونی و گراف های هالسینگ وجود دارد. با مقایسه دبی عبوری از سرریز لولایی و سرریز مستطیلی قائم ملاحظه گردید دبی عبوری از سرریزهای مایل در حدود 10 تا 40 درصد بیشتر از سرریزهای قائم می باشد. آزمایش هایی در حالت جریان مستغرق نیز انجام و با استفاده از نتایج بدست آمده، رابطه ای برای تعیین دبی جریان ارائه شد. با مقایسه نتایج این رابطه و رابطه ویلمونته با داده های آزمایشگاهی، ملاحظه گردید خطای نسبی روابط به ترتیب برای سرریز لولایی با فشردگی جانبی %30± و%15: %40- و برای سرریز لولایی هم عرض کانال خطای نسبی به ترتیب %25:%15- و 30% ± می باشد. آزمایش هایی بر روی تاثیر تبدیل های ناگهانی و تدریجی در بالادست سرریز لولایی بر میزان آبگذری صورت گرفته و با نتایج سرریزهای بدون تبدیل مقایسه شد. با توجه به نمودار تغییرات ضریب دبی سرریز در مقابل بارآبی به ارتفاع سرریز ملاحظه گردید ضریب دبی، با وجود تبدیل نسبت به عدم وجود تبدیل، بین 10 تا 15 درصد افزایش می یابد و این افزایش برای تبدیل تدریجی بیش از تبدیل ناگهانی می باشد.

مدیریت و استفاده بهینه از منابع آب در بخش کشاورزی نقش بسزائی در تامین امنیت منابع غذایی جمعیت روبه رشد جهان ایجاد خواهد کرد. به منظور ارتقاء بهره وری آب در بخش کشاورزی و مدیریت بهینه آن در سطح شبکه های آبیاری باید توزیع و تحویل آب از لحاظ زمانی و مکانی متناسب با نیازهای واحدهای زراعی مختلف و منابع آب در دسترس باشد. به بیان دیگر تخصیص و توزیع آب در اراضی زراعی بایستی طوری صورت گیرد که بین عرضه و تقاضا مطابقت مناسبی برقرار گردد. برنامه-ریزی تحویل و توزیع آب در شبکه های آبیاری عموماً در دو بخش مختلف صورت می گیرد که عبارتند از: واحدهای زراعی و کانالهای توزیع. در مطالعات گذشته بهینه سازی تخصیص و تحویل آب در بخشهای فوق بدون هیچگونه ارتباطی به یکدیگر مورد بررسی قرار گرفته است، بطوریکه یا فقط تخصیص بهینه آب بین واحدهای مختلف زراعی صورت گرفته و یا اینکه تحویل و توزیع آب در یک کانال توزیع، بهینه گشته است. در این تحقیق تحویل و توزیع آب هم در سطح واحدهای زراعی و هم در سطح شبکه کانالهای توزیع بصورت توام مورد بررسی قرار گرفت و سعی بر این بود که با توجه به منابع محدود آب در دسترس، برنامه ریزی تخصیص، تحویل و توزیع آب از لحاظ مکانی و زمانی طوری صورت بگیرد که با حداقل تلفات بیشترین عملکرد و سود حاصل شود. بدین منظور در این مطالعه دو نوع نگرش متفاوت جهت تخصیص بهینه آب مدنظر قرار گرفت. در حالت اول که رویکرد مرحله ای نام دارد ابتدا با توجه به منابع آب موجود و آب موردنیاز محصولات مختلف، میزان آب اختصاصی به هر کدام از محصولات طوری تعیین می گردد تا حداکثر سود حاصل شود. سپس با معلوم بودن میزان آب اختصاص یافته به هر یک از واحدهای زراعی، توزیع آب در طول دوره رشد هر محصول با هدف حداکثرسازی تولید بدست آمد. بدین ترتیب در یک کانال توزیع آب، دبی هر انشعاب که میزان آب موردنیاز واحدهای زراعی پایین دست را تأمین می نماید بصورت متغیر در طول دوره رشد تعیین شد. با معلوم بودن دبی موردنیاز هر انشعاب، برنامه ریزی تحویل و توزیع آب بین انشعابات مختلف یک کانال توزیع طوری صورت گرفت که اهداف مختلفی از عوامل تحویل آب همچون دبی جریان ورودی به کانال توزیع، انحراف از مدت زمان تکمیل برنامه آبیاری، تلفات آب و ... حداقل گردد. در رویکرد دوم، تخصیص آب در سطح واحدهای زراعی و در طول دوره رشد آنها و همچنین در سطح شبکه کانال های توزیع بصورت یکپارچه و با اهداف چندگانه (بهینه سازی چندهدفه) مدنظر قرار گرفت. بدین منظور اهداف مختلفی همچون حداکثرسازی عملکرد هر کدام از محصولات و سود حاصل از تخصیص آب بین واحدهای مختلف زراعی و همچنین حداقل سازی عوامل تحویل آب در کانال (ظرفیت کانالهای توزیع، انحراف از مدت زمان تکمیل برنامه آبیاری، تلفات آب و ... ) بصورت همزمان و در قالب یک مدل چندهدفه مد نظر قرار گرفت و با بهره گیری از روش بهینه سازی چندهدفه nsga-ii متغیرهای تصمیم مساله بصورت بهینه بدست آمد. به منظور بررسی عملکرد مدلهای تهیه شده، شبکه آبیاری و زهکشی مغان به عنوان منطقه مطالعاتی انتخاب و با استفاده از آمار و اطلاعات مربوطه کارآیی مدلها مورد بررسی قرار گرفت. در این راستا توزیع آب در کانال l شبکه آبیاری و زهکشی مغان در سال آبی90-1389 با نتایج حاصل از مدلهای بهینه توسعه داده شده مورد ارزیابی قرار گرفت. نتایج نشان داد که در صورت استفاده از مدل بهینه تهیه شده، بهره وری مصرف آب از 900 ریال بر مترمکعب در شرایط واقعی به 2356 ریال بر مترمکعب افزایش خواهد یافت و 25 درصد نیز در مصرف آب صرفه جویی بعمل می آید. نتایج اجرای رویکرد مرحله ای در مطالعه موردی بر روی کانال k از شبکه آبیاری و زهکشی مغان، نشان داد با کمبود 25 و 50 درصدی آب موجود، به ترتیب 24 و 40 درصد بر میزان بهره وری مصرف آب افزوده شده و کارآیی مصرف آب محصولات مختلف نیز تحت شرایط کمبود آب بهبود می یابد. رویکرد یکپارچه به مسئله تخصیص و توزیع بهینه آب، گزینه های مختلفی را در اختیار مسئولین بهره-برداری شبکه قرار می دهد و تصمیم گیرندگان می توانند با قبول سود کمتر به مقادیر کمتری از عوامل تحویل آب در کانال (دبی ورودی، زمان تکمیل برنامه تحویل آب و ... ) دست پیدا کنند. مقایسه نتایج حاصل از رویکرد یکپارچه و مرحله ای نشان داد که در شرایط بدون محدودیت منابع آب، تنها با 1/0 میلیارد ریال کاهش سود می توان علاوه بر افزایش 8 درصدی بهره وری مصرف آب، حدود 16 درصد آب کمتری وارد کانال نمود و 16 ساعت نیز زودتر برنامه تحویل آب را به اتمام رساند. این انتخاب تنها یکی از گزینه های ممکن بوده و این در حالی است که گروهی از نقاط بهینه وجود دارند که هر کدام از آنها یک انتخاب بهینه خواهد بود. نتایج اجرای مدلهای تهیه شده نشان داد که تخصیص، توزیع و تحویل آب در سطوح مختلف شبکه-های آبیاری، با شرایط و خصوصیات شبکه تطابق بیشتری دارد و برنامه عملیات بهره برداری کاملی در اختیار بهره برداران قرار می دهد بطوریکه با در نظر گرفتن ویژگیهای کانال و سازه های وابسته، تخصیص و توزیع بهینه را در سطح شبکه انجام می دهد.

بهره گیری از راهبرد های کارآمد بهره برداری یکی از راه هایی است که با مدیریت مناسب آن می توان باعث ارتقا عملکرد انتقال و توزیع آب در شبکه های بزرگ آبیاری شد. سامانه های کنترل خودکار امکان پیاده سازی، اجرا و آزمون این راهبرد های بهره برداری را فراهم می نمایند. در این تحقیق، راهبرد ذخیره درون مسیری به عنوان یکی از راه کارهای کاربردی و عملی در پروژه های مدرن سازی شبکه های آبیاری مورد بررسی گرفت و هدف آن ذخیره سازی آب در بخشی از عمق آزاد کانال اصلی آبیاری است. برای این منظور ابتدا توانایی سامانه کنترل خودکار کلاسیک تناسبی – انتگرالی (pi) در اجرای مطلوب این راهبرد بر روی کانال دز مورد بررسی قرار گرفت. دو برنامه زمانی برداشت آب، یکی با تغییرات بسیار شدید برداشت آب و دیگری بر اساس یک برنامه واقعی حداکثر دبی برداشتی در بهره برداری معمول کانال دز، در قالب پنج گزینه بهره برداری جهت شبیه سازی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج نشان دادند سامانه کنترل خودکار کلاسیک بدون بهره گیری از ذخیره درون مسیری قادر به کنترل مطلوب سطح آب در زمان های تغییرات متوسط و زیاد برداشت آب از کانال نمی باشد. همچنین نتایج نشان داد اضافه نمودن ذخیره درون مسیری به سامانه کنترل خودکار کلاسیک، علاوه بر کاهش قابل توجه خطای رقوم سطح آب در بازه های کانال، نوسانات سطح آب را به طور موثرتری مستهلک نموده و در جهت پایداری بیشتر سیستم حرکت می نماید. با وجود بهبود ملموس بهره برداری کانال تحت مطالعه با اضافه کردن راهبرد ذخیره درون مسیری به فرآیند بهره برداری معمول، رقوم سطح آب زمان هایی از شبیه سازی در محدوده هدف بهره برداری قرار نگرفته است. بنابر نتایج بدست آمده، با وجودی که ذخیره سازی درون مسیری نقش تاثیرگذاری در بهبود عملکرد سامانه کنترل کلاسیک داشته اما تا حصول یک بهره برداری مطمئن و ایده آل در کانال اصلی فاصله زیادی وجود دارد. لذا برای ایجاد یک بهره برداری مطمئن در کانال اصلی با ذخیره درون مسیری، سامانه کنترل خودکار پیش بین (mpc) استفاده شد که با در نظر گرفتن محدودیت های فیزیکی و بهره برداری کانال آبیاری، پیش بینی وضعیت جریان در کانال در یک افق پیش بینی و به روزرسانی مرتب کنترل گر با وضعیت حال حاضر بهره برداری توانائی بالایی را در کنترل سطح آب در کانال های آبیاری و زهکشی از خود نشان داده است. سامانه های کنترل خودکار mpc_e با تمرکز بر کنترل رقوم سطح آب، mpc_qe با تمرکز بر کنترل همزمان دبی تحویلی به آبگیرها و رقوم سطح آب و کنترل گر mpc_de با هدف توزیع یکسان خطا بین تمامی بازه های کانال اصلی در زمان عدم تطبیق بین عرضه و تقاضای آب در کانال اصلی، طراحی گردیدند. نتایج نشان دادند سامانه کنترل خودکار مدرن mpc به خودی خود قابلیت بالائی در کنترل سطح آب در محدوده مجاز تغییرات در بهره برداری نرمال کانال دارد. به طوری که تنها در زمان های غیر معمول بهره برداری که بین میزان آب ورودی با مجموع تقاضا در کانال تطابقی وجود ندارد، کنترل گر از مزایای راهبرد ذخیره درون مسیری بهره برده است. در آن دسته از گزینه های بهره برداری که کنترگر بدون هیچ محدودیتی قادر به تامین هر میزان تقاضای آب در کانال بوده، ذخیره درون مسیری به صورت محدود تنها در برخی بازه ها به منظور جبران زمان تاخیر حرکت آب از سراب به بازه های پایین دستی مورد استفاده قرار گرفت. با اعمال محدودیت بر تغییر وضعیت دریچه سراب کانال و ایجاد شرایط عدم تطبیق بین عرضه و تقاضا، کنترل گر هوشمند پیش بین به خوبی از ظرفیت ذخیره درون مسیری بازه های کانال استفاده نموده است. جهت تحقق توزیع عادلانه آب بین مصرف کنندگان، کنترگر mpc_de ، خطای رخ داده شده در یک بازه کانال را به یک میزان بین سایر بازه های کانال تقسیم می نماید. استفاده از ذخیره درون مسیری در شرایط معمول بهره برداری کانال اصلی با سامانه کنترل خودکار پیش بین و زمانی که مجموع تقاضا در کانال با میزان ورودی مطابقت دارد، تاثیر چندانی در بهبود عملکرد کانال اصلی نداشته اما بهره گیری از این راهبرد در زمان بهره برداری های غیر مطمئن در کانال اصلی آبیاری نقش تاثیرگذاری داشته و استفاده از آن به همراه کنترل گر اکیداً توصیه می شود.

رشد جمعیت در چند دهه اخیر در جهان و افزایش تصاعدی آن درسال¬های آینده، مسئله تأمین آب برای انواع مصارف شرب، صنعت، کشاورزی و محیط زیست را به یکی از دغدغه¬های مهم مسئولین بخش آب تبدیل کرده است. در این میان بخش کشاورزی بعنوان بالاترین مصرف کننده آب، توجه بیشتر محققان برای بهبود عملکرد این بخش را می¬طلبد. بدلیل متغیر بودن نیاز آبی گیاه در طول دوره رشد و تنوع محصولات کشت شده، شرایط جریان درکانال¬های آبیاری عمدتاً غیرماندگار می¬باشد. بنابراین بمنظور بهبود عملکرد شبکه¬های آبیاری، سازه¬های آبگیر بگونه¬ای طراحی می-گردند تا بتوانند در شرایط غیرماندگار جریان، وظیفه تحویل آب را طوری انجام دهند تا هر کانال مقدار آب تحویلی معین شده را در زمان لازم دریافت کند. یکی از انواع سازه¬هائی که بمنظور تحویل آب به کانال¬ها در شبکه کانال¬های آبیاری، بکار می-رود دریچه¬های آبگیر نیرپیک است. در حال حاضر از این سازه در کشور ما به صورت گسترده استفاده می شود، اما عملکرد آن در شبکه¬های مختلف بسیار متغییر بوده است، به گونه¬ای که در تحویل آب توسط آن گاهی اختلاف¬های تا حدود پنجاه درصد (مثبت و منفی) نسبت به مقادیر اسمی گزارش شده است. در این تحقیق در نظر است با ایجاد تغییراتی ساده در دریچه نیرپیک، اثر نوسانات سطح آب بر افزایش دبی تحویلی را کاهش داد و به نوعی مانع از افزایش چندان دبی تحویلی در اثر افزایش تراز آب شد. با عنایت به محدودیت¬های موجود از لحاظ منابع آبی و خشکسالی¬های اخیر و به منظور توزیع حجمی مناسب آب این تلاش می¬تواند در صرفه جویی در مصرف آب موثر باشد. در این تحقیق که در آزمایشگاه هیدرولیک گروه سازه¬های آبی، دانشگاه تربیت مدرس انجام گردید، دریچه آبگیر نیرپیک نوع xx2 که از پروژه شبکه آبیاری دشت نکا به امانت گرفته شده بود مورد بررسی و آزمایش قرار گرفت. پس از ترسیم منحنی دبی-اشل دریچه مورد آزمایش، تغییرات مورد نظر در 5 حالت اضافه نمودن تیغه اصلاحی مورد آزمایش قرار گرفت. منحنی دبی-اشل برای هر یک از حالتهای تغییر ترسیم گردید. نتایج نشان داد، در تمامی گزینه¬های تغییر میزان دبی خروجی از دریچه در مقایسه با دریچه تولید داخل کاهش می¬یابد. بیشترین مقدار کاهش به میزان 5/4 درصد و مربوط به گزینه 4 تغییر می¬باشد.

یکی از سازه هایی که اخیرا برای کنترل سطح آب در کانال های آبیاری مطرح شده است، دریچه سالونی است. این سازه به صورت دو لنگه در به دیواره مستطیلی در امتداد کانال لولا می شود. دریچه در امتداد جریان باز شده و با تغییر باز شدگی، امکان تنظیم ارتفاع آب برای دبی های مختلف در بالادست دریچه فراهم می شود. این سازه دارای مزایایی از جمله روگذر بودن جریان، امکان کنترل بهتر سطح آب، سهولت اتوماسیون و بهره برداری دریچه می باشد. در این تحقیق به ارزیابی عملکرد دریچه سالونی و مقایسه آن با دریچه کشویی، سرریز معمولی و سرریز نوک اردکی در کانال های آبیاری پرداخته شد. کانال شماره 2 استاندارد asce و گزینه های پیشنهادی این موسسه که در آن ها، سیستم کنترل توسط تغییرات ملایم و شدید جریان ارزیابی می شود، استفاده و شاخص های ارزیابی عملکرد محاسبه شد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.

چکیده ندارد.