کتاب مهندسی و مدیریت سامانه‌های آبی

کتاب مهندسی و مدیریت سامانه‌های آبی

کتاب مهندسی و مدیریت سامانه‌های آبی :

لری و.میز – یئوکانگ تانگ

بخش اول – قواعد کلی :

فصل اول – مقدمه

۱-۴-۱ طراحی در مقابل تحلیل

۱-۴-۲- روش‌های متداول در مقابل روش‌های بهینه‌سازی

۱-۴-۳- بهینه‌سازی

۱-۴-۴- بهینه‌سازی تک هدفه در مقابل بهینه‌سازی چند هدفه

۱-۴-۵- عدم قطعیت‌ها در طراحی و تحلیل سامانه‌های آبی

۱-۴-۶- کاربردهای بهینه‌سازی در سامانه‌های آبی

۱-۴-۷- ساخت یک مدل

مراجع

مسائل

فصل دوم – اقتصاد در سامانه‌های آبی 

۲-۱- تحلیل اقتصاد مهندسی

۲-۲- تحلیل سود – هزینه

۲-۳- نظریه رفتار مصرف‌کننده

۲-۳-۱ مطلوبیت

۲-۳-۲- بیشینه‌‌سازی مطلوبیت

۲-۳-۳- توابع تقاضا

۲-۴- نظریه بنگاه اقتصادی

۲-۴-۱- مفاهیم پایه

۲-۴-۲- مجموعه ترکیبات بهینه برای ورودی‌‌ها

۲-۴-۳- هزینه در کوتاه‌مدت

۲-۴-۴- هزینه در بلند مدت

۲-۴-۵- کشش خروجی و کشش جایگزینی

۲-۵- عرضه، تقاضا و تعادل بازار

مراجع

مسائل

فصل سوم – برنامه‌‌ریزی خطی و کاربردهای آن در سامانه‌های آبی 

۳-۱- برنامه‌‌ریزی خطی

۳-۱-۱- فرضیات مدل‌های برنامه‌ریزی خطی

۳-۱-۲- شکل‌های برنامه‌ریزی خطی

۳-۲- الگوریتم‌های حل برنامه‌ریزی خطی

۳-۲-۱- روش ترسیمی

۳-۲-۲- نقاط حدی (یا گوشه‌ای) موجه

۳-۲-۳- الگوریتم حل مسائل برنامه‌ریزی خطی

۳-۲-۴- الگوریتم اصلی مسائل برنامه‌ریزی خطی

۳-۳- روش سیمپلکس

۳-۳-۱- مقدمه و مفاهیم جبری پایه

۳-۳-۲- روش جبری سیمپلکس

۳-۳-۳- خلاصه روش سیمپلکس

۳-۴- روش‌های متغیر مصنوعی

۳-۴-۱- روش M بزرگ

۳-۴-۲- روش دو مرحله‌ای

۳-۵- تفسیر جدول سیمپلکس

۳-۵-۱- جواب بهینه

۳-۵-۲- وضعیت منابع

۳-۵-۳- ارزش هر واحد از منابع (قیمت‌های سایه‌ای)

۳-۶- موارد کاربرد روش سیمپلکس

۳-۶-۱- تبهگنی

۳-۶-۲- جواب نامحدود

۳-۶-۳- جایگزین جواب‌های بهینه

۳-۶-۴- جواب موجه غیر موجود

۳-۷- دوگانگی از روش سیمپلکس

۳-۷-۱- تعریف مسأله ثانویه

۳-۷-۲- رابطه اولیه – ثانویه

۳-۸- شکل ماتریسی جدول سیمپلکس

۳-۹- روش های جدید حل مسائل برنامه‌ریزی خطی

مراجع

مسائل

فصل چهارم – برنامه‌ریزی پویاو غیر خطی و کاربردهای آن در سامانه‌های آبی 

۴-۱- برنامه‌ریزی پویا

۴-۱-۱- مؤلفه‌های مدل برنامه‌ریزی پویا

۴-۱-۲- ویژگی‌های محاسباتی برنامه‌ریزی پویا

۴-۲- برنامه‌ریزی پویای تفاضلی گسسته (DDDP)

۴-۳- جبر ماتریسی برنامه‌ریزی غیر خطی

۴-۴- بهینه‌سازی غیر خطی نامقید

۴-۴-۱- مفاهیم مقدماتی

۴-۴-۲- جستجوی یک بعدی

۴-۴-۳- روش‌های چند متغیره

۴-۵- بهینه‌سازی مقید: شرایط بهینگی

۴-۵-۱- مضارب لاگرانژ

۴-۵-۲- شرایط کان – تاکر

۴-۶- بهینه‌سازی غیر خطی مقید: روش تعمیم یافته گرادیان مختصر شده (GRG)

۴-۶-۱- مفاهیم اصلی

۴-۶-۲- الگوریتم عمومی و تغییرات اساسی

۴-۶-۳- گرادیان مختصر شده

۴-۶-۴- شرایط بهینگی روش GRG

۴-۷- بهینه‌سازی غیر خطی مقید: روش‌های تابع جریمه

۴-۸- بهینه‌سازی غیر خطی مقید: روش لاگرانژین پیشنهادی

۴-۹- کدهای برنامه‌ریزی غیر خطی

مراجع

مسائل

فصل پنجم – تحلیل عدم قطعیت و اطمینان‌پذیری سامانه‌های آبی 

۵-۱- مروری بر نظریه احتمال

۵-۱-۱- اصطلاحات

۵-۱-۲- قوانین محاسبات احتمالات

۵-۱-۳- متغیرهای تصادفی و توزیع‌های مربوطه

۵-۱-۴- خصوصیات آماری متغیرهای تصادفی

۵-۲- توزیع‌های احتمال

۵-۲-۱- توزیع دوجمله‌ای

۵-۲-۲- توزیع پوآسون

۵-۲-۳- توزیع نرمال

۵-۲-۴- توزیع لوگ – نرمال

۵-۳- تحلیل عدم قطعیت

۵-۴- محاسبات اطمینان‌پذیری با استفاده از تحلیل بار – مقاومت

۵-۴-۱- روش انتگرال‌گیری مستقیم

۵-۴-۲- روش‌های استفاده از حاشیه اطمینان و ضریب اطمینان

۵-۴-۳- روش‌های گشتاوردوم مرتبه اول

۵-۴-۴- مدل اطمینان‌پذیری پویا (وابسته به زمان)

۵-۵- اطمینان‌پذیری با استفاده از تحلیل زمان برای شکست

۵-۵-۱- تابع چگالی شکست

۵-۵-۲- نرخ شکست و تابع خطر

۵-۵-۳- متوسط زمان برای شکست

۵-۵-۴- تابع چگالی تعمیر، نرخ تعمیر و متوسط زمان برای تعمیر

۵-۵-۵- متوسط زمان بین شکست و متوسط زمان بین تعمیر

۵-۵-۶- موجودیت و عدم موجودیت

۵-۶- تحلیل اطمینان‌پذیری سامانه‌های ساده

۵-۷- بهینه سازی اطمینان‌پذیری

۵-۷-۱- اطمینان‌پذیری طراحی با افزونگی

۵-۷-۲- تخصیص اطمینان‌پذیری

۵-۸- مدل های مقید به شانس

۵-۸-۱- ضرائب تصادفی سمت راست

۵-۸-۲- ضرائب ساختاری تصادفی

۵-۸-۳- ضرائب سمت راست و ساختاری تصادفی

مراجع

مسائل

بخش دوم – مهندسی و مدیریت تأمین آب 

فصل ششم – پیش‌بینی میزان تقاضای آب 

۶-۱- مصرف آب و پیش‌بینی

۶-۲- پیش‌بینی مصرف آب شهری و صنعتی

۶-۲-۱- طبقه‌بندی روش‌ها

۶-۲-۲- شکل کلی مدل‌ها

۶-۲-۳- در دسترس بودن داده‌ها

۶-۳- مدل‌های رگرسیونی برای پیش‌بینی مصرف آب

۶-۳-۱- اصول رگرسیونی برای پیش‌بینی مصرف آب

۶-۳-۲- رگرسیون خطی

۶-۳-۳- دقت مدل‌های رگرسیون

۶-۳-۴- نکات عمومی درباره تحلیل رگرسیون

۶-۴- مدل‌های آبشاری برای پیش‌بینی مصرف آب

۶-۴-۱- حذف روند

۶-۴-۲- حذف تناوب فصلی

۶-۴-۳- فیلتر خودبازگشنی

۶-۴-۴- رگرسیون اقلیمی

۶-۴-۵- کاربردهای پیش‌بینی مصرف آب ماهانه

۶-۵- مدل‌های آماری در بررسی مسائل اقتصادی برای پیش‌بینی تقاضای آب

۶-۵-۱- معادلات هم‌زمان

۶-۵-۲- معادلات به فرم مختصر شده

۶-۵-۳- برآورد پارامترهای ساختاری

۶-۶- سامانه پیش‌بینی مصرف آب IWR – MAIN

مراجع

مسائل

فصل هفتم – سامانه‌های آب سطحی 

۷-۱- سامانه‌های مخازن آب سطحی

۷-۲- تحلیل ذخیره – آبدهی مطمئن برای تأمین آب

۷-۲-۱- روش‌های تحلیل آبدهی مطمئن

۷-۲-۲- فرآیندهای بهینه‌سازی برای تحلیل آبدهی مطمئن

۷-۳- تحلیل ذخیره – انرژی مطمئن

۷-۳-۱- مفاهیم تأمین آب برای تولید نیرو

۷-۳-۲- تعیین انرژی مطمئن

۷-۴- شبیه‌سازی جریان

۷-۴-۱- قواعد بهره‌برداری

۷-۴-۲- شبیه‌سازی نگهداشت

۷-۴-۳- مدل شبیه‌سازی HEC-5

۷-۵- برآورد بهینه و بهره‌برداری از یک مخزن چند هدفه منفرد

۷-۶- برآورد بهینه و بهره‌برداری از سامانه مخازن چند هدفه

۷-۷- برآورد اندازه مخزن و بهره‌برداری در شرایط عدم قطعیت هیدرولوژیکی؛ مدل های LP

۷-۷-۱- مدل‌های مقید به شانس با استفاده از قواعد تصمیم‌گیری خطی

۷-۷-۲- مدل آبدهی

۷-۸- بهره‌برداری مخزن تحت شرایط عدم قطعیت هیدرولوژیکی: مدل‌های DP

مراجع

مسائل

فصل هشتم – آب‌های زیرزمینی 

۸-۱- قوانین پایه‌ای سامانه‌های آب زیرزمینی

۸-۱-۱- هیدرولوژی آب زیرزمینی

۸-۱-۲- حرکت آب زیرزمینی

۸-۱-۳- انواع مدل‌های مدیریت کمی آب زیرزمینی

۸-۲- شبیه‌سازی سامانه‌های آب زیرزمینی

۸-۲-۱- توسط معادلات حاکم

۸-۲-۲- معادلات تفاضل محدود

۸-۳- مدل‌های مدیریت هیدرولوژیکی: رویکرد جایگذاری

۸-۳-۱- مسائل یک بعدی برای سفره محصور با شرایط ماندگار

۸-۳-۲- مدل دوبعدی برای سفره محصور با شرایط ماندگار

۸-۳-۳- مسأله یک‌بعدی برای سفره محصور با شرایط غیرماندگار

۸-۳-۴- مساله دوبعدی برای سفره غیر محصور با شرایط ماندگار

۸-۴- مدل‌های ارزیابی سیاست و تخصیص: روش ماتریس پاسخ

۸-۵- مدل مدیریت آب زیرزمینی: رویکرد کنترل بهینه

مراجع

مسائل

فصل نهم – سامانه‌های توزیع آب 

۹-۱- تعریف و هدف سامانه‌های توزیع آب

۹-۲- اجزای سامانه توزیع آب

۹-۳- پمپ‌ها و هیدرولیک پمپاژ

۹-۴- تحلیل شبکه

۹-۴-۱- قوانین مربوط به بقاء

۹-۴-۲- معادلات شبکه

۹-۴-۳- الگوریتم شبیه‌سازی شبکه

۹-۵- مدل‌های بهینه‌سازی برای طراحی سامانه‌های شاخه‌ای

۹-۶- مدل‌های بهینه‌سازی برای طراحی سامانه‌های حلقوی

۹-۶-۱- مسائل کلی

۹-۶-۲- یک مدل برنامه‌ریزی خطی

۹-۷- مدل طراحی سامانه توزیع آب

۹-۸- اطمینان‌پذیری سامانه توزیع آب

۹-۸-۱- اطمینان‌پذیری اجزاء

۹-۸-۲- اطمینان‌پذیری سامانه

مراجع

مسائل

بخش سوم – مهندسی و مدیریت آب مازاد

فصل دهم – مدیریت هیدرولوژی و هیدرولیک آب مازاد 

۱۰-۱- تحلیل هیدرولوژیکی و هیدرولیکی دشت سیلابی

۱۰-۲- تعییت هیدروگراف طوفان

۱۰-۲-۱- تلفات هیدرولوژیکی

۱۰-۲-۲- روش هیدروگراف واحد

۱۰-۲-۳- مرکز مهندسی هیدرولوژیکی (HEC) مهندسی ارتش ایالات متحده (USACE)، HEC-1

۱۰-۲-۴- مدل‌های شبیه‌سازی پوسته

۱۰-۳- روندیابی هیدرولوژیکی: مخازن و رودخانه‌ها

۱۰-۳-۱- روندیابی هیدرولوژیکی مخزن

۱۰-۳-۲- روندیابی هیدرولوژیکی رودخانه

۱۰-۴- تحلیل فراوانی هیدرولوژیکی برای تعیین سیلاب دشت

۱۰-۴-۱- تحلیل فراوانی جریان سیلاب

۱۰-۴-۲- رهنمودهای انجمن منابع آب ایالات متحده

۱۰-۵- رقوم دشت سیلابی: تعیین پروفیل سطح آب

۱۰-۶- پیش‌بینی هیدرولیکی سیلاب: روندیابی توزیعی

۱۰-۷- مدل‌های سرویس ملی آب و هوایی ایالات متحده برای روندیابی رودخانه

مراجع

مسائل

فصل یازدهم – سامانه‌های مدیریت بارش شهری 

۱۱-۱- سامانه مدیریت بارش شهری

۱۱-۲- طراحی فاضلاب بارش

۱۱-۲-۱- فلسفه طراحی

۱۱-۲-۲- روش استدلالی

۱۱-۳- روش طراحی هیدروگراف

۱۱-۴- طراحی کم هزینه‌ترین سامانه‌های مجرای فاضلاب

۱۱-۵- تحلیل اطمینان‌پذیری مجاری فاضلاب

۱۱-۵-۱- محاسبه اطمینان‌پذیری

۱۱-۵-۲- رابطه ضرب ریسک – اطمینان

۱۱-۶- نگهداشت آب بارش

۱۱-۶-۱- اثرات شهرسازی و نگهداشت آب بارش

۱۱-۶-۲- انتخاب اندازه استخر نگهداشت – روش استدلالی اصلاح شده

۱۱-۶-۳- روش طراحی هیدروگراف

۱۱-۷- کم‌هزینه‌ترین طراحی سامانه‌های نگهداشت بارش منطقه‌ای

مراجع

مسائل

فصل دوازدهم – سامانه‌های مدیریت دشت سیلابی 

۱۲-۱- گزینه‌های کنترل سیلاب

۱۲-۱-۱- گزینه‌های سازه‌ای

۱۲-۲- برآورد خسارت سیلاب

۱۲-۲-۱- روابط خسارت

۱۲-۲-۲-خسارت‌های مورد انتظار

۱۲-۳- بسته تحلیل خسارت سیلاب HEC

۱۲-۴- مدل بهینه‌سازی برای برنامه‌ریزی کنترل سیلاب

۱۲-۵- انتخاب بهینه گزینه‌های کنترل سیلاب

۱۲-۶- طراحی بر اساس ریسک

۱۲-۷- طراحی سازه زهکشی بزگراه بر اساس ریسک

۱۲-۷-۱- طراحی سازه‌های عبوری از جاده

۱۲-۷-۲- خسارت‌های مورد انتظار و تابع هدف

مراجع

مسائل

فصل سیزدهم – بهره‌برداری سامانه‌های آب سطحی برای کنترل سیلاب 

۱۳-۱- پیش‌بینی سیلاب در زمان واقعی

۱۳-۱-۱- مفاهیم

۱۳-۱-۲- سامانه‌های جمع‌آوری داده در زمان واقعی برای سامانه‌های رودخانه – دریاچه

۱۳-۱-۳- سامانه‌هشدار سریع سیلاب برای مناطق شهری

۱۳-۱-۴- مدل‌های پیش‌بینی سیلاب

۱۳-۲- بهره‌برداری رودخانه – مخزن برای کنترل سیلاب

۱۳-۲-۱- مدل بهره‌برداری مخزن

۱۳-۲-۲- سامانه پیش‌بینی سیلاب رودخانه کلرادو

۱۳-۳- مدل‌های بهینه‌سازی برای توسعه سیاست‌های بهره‌برداری

۱۳-۴- مدل‌های بهینه‌سازی برای بهره‌برداری در زمان واقعی مخازن

۱۳-۴-۱- مدل های بهینه‌سازی با استفاده از روندیابی هیدرولوژیکی

۱۳-۴-۲- مدل های بهینه‌سازی با استفاده از روندیابی هیدرولیکی

مراجع

مسائل

منابع و مآخذ

مهندسی و مدیریت سامانه‌های آبی