بهبود عملکرد سامانه‌های توزیع آب کشاورزی در شبکه های آبیاری با رویکرد پیوند آب-غذا-انرژی

بهبود کارایی سامانه‌های توزیع آب در بخش کشاورزی به منظور افزایش نسبی تولید محصولات زراعی با توجه به حجم آب سطحی و انرژی مصرفی، امری ضروری است. از اینرو هدف اصلی تحقیق حاضر، ارزیابی عملکرد گزینه‌های کاربردی در طرح‌های مدرن‌سازی به‌منظور بهبود عملکرد سامانه‌های توزیع آب سطحی در شبکه‌های آبیاری و انجام ارزیابی کمی عملکرد آنها مبتنی بر رویکرد پیوند آبغذاانرژی است. در این مطالعه، علاوه بر شبیه‌سازی وضعیت موجود توزیع آب در کانال اصلی شبکه آبیاری رودشت اصفهان تحت دو سناریوی بهره‌برداری نرمال و کم‌آبی؛ دو سامانه بهره‌برداری دستی بهبود‌یافته و روش کنترل خودکار پیش‌بین (mpc) توسعه داده شد و بهبود توزیع آب سطحی بررسی گردید. به منظور بررسی روش‌های بهره‌برداری، از هشت شاخص تحویل آب سطحی، انرژی مصرفی، بهره‌وری آب سطحی، بهره‌وری غذا، بهره‌وری انرژی، بهره‌وری اقتصادی آب سطحی، بهره‌وری اقتصادی انرژی و بهره‌وری اقتصادی غذا استفاده شد. در وضعیت موجود (روش بهره‌برداری دستی) تحت سناریو نرمال مقدار میانگین شاخص پیوند آبغذاانرژی برابر با 041 و در سناریو کم‌آبی برابر با 0.07 برآورد گردید. با ارتقا روش بهره‌برداری به دستی بهبود‌یافته نیز، مقدار میانگین شاخص پیوند آبغذاانرژی در سناریو نرمال برابر با 0.46 و در سناریو کم‌آبی برابر با 0.09 برآورد گردید. هم‌چنین نتایج mpc نشان داد که این روش در سناریو نرمال و کم‌آبی به ترتیب با مقدار میانگین 0.94 و 0.38 دارای بهترین عملکرد است. رویکرد ارزیابی پیشنهادی می‌تواند به عنوان یک ابزار مناسب برای ارزیابی و اولویت‌بندی گزینه‌های مدرن‌سازی سامانه‌های توزیع آب کشاورزی مورد استفاده قرار گیرد.

Improving the Performance of Agricultural Water Distribution Systems in Irrigation Networks Using Water-Food-Energy Nexus

Improving the performance of water distribution systems in the agricultural sector is essential to increase arable crops production by considering surface water volume and energy consumption. Therefore, the main objective of the current research is to evaluate performance of practical alternatives in modernization projects in order to improve the performance of surface water distribution systems and to quantitatively evaluate their performance based on the waterfoodenergy nexus. The current operational management of the Rudasht Irrigation Network located in Isfahan, was simulated under normal and water shortage scenarios. Then the impact of two modernization methods including an improved manual operation and an automatic control system by using the Model Predictive Control (MPC) on the improvement of surface water distribution was investigated. In order to investigate the operational methods, eight indicators of surface water delivery, energy consumption, surface water productivity, food productivity, energy productivity, surface water economic productivity, energy economic productivity and food economic productivity were used. In the current status (Manual Method) under normal and water shortage scenarios, the values of waterfoodenergy nexus index were estimated 0.41 and 0.07, respectively. By improving the operational method to improved manual operation method, under normal and water shortage scenarios, the values of waterfoodenergy nexus index were estimated 0.46 and 0.09, respectively. The results of MPC method showed that this method has the best performance with 0.94 and 0.38 in normal and water shortage scenarios, respectively. The proposed evaluation approach can be used as an appropriate evaluation method to evaluate and prioritize modernization options of agricultural water distribution systems.