cropping pattern optimization using system dynamics approach and multi-objective mathematical programming

In this study, to determine the optimum crop pattern of kermanshah plain, iran, a dynamic model was developed in vensim pro x32 software to simulate the actual situation in the region. stochastic simulation of time series method was used to predict the values of climate parameters in the future. after ensuring the performance of the dynamic model as well as time series model, optimization process of crop pattern was performed using the existing optimization tool in vensim pro x32 software in addition to multi objective mathematical programming approach by powell method in three different scenarios. the objective functions included maximizing the economic benefit for farmers and minimizing the extracted water from aquifer. the results showed that ratio of the gained benefit to the amount of water extracted from the wells in optimized conditions was always higher than the current conditions. the value of this ratio for the three scenarios was 1.23, 0.89, and 0.94, respectively, which in all three scenarios are higher than the current value (0.68). the results showed that according to a case in which variations in the crop coefficients of all crops are possible, in order to optimize the crop pattern, the area allocated to wheat, barley, grain and forage maize, tomato, clover, and onion must be decreased in the current crop pattern. furthermore, the results of optimization indicated an increase in the area under the cultivation of saffron, rose, greenhouse, medicinal plants, and olive, compared to the current conditions.

بهینه‌سازی الگوی کشت با استفاده از رویکرد سیستم دینامیک و برنامه‌ریزی ریاضی چندهدفه

در این مطالعه به منظور تعیین الگوی کشت بهینه دشت کرمانشاه در ایران، یک مدل دینامیکی در نرم افزار Vensim PRO x32 به منظور شبیه سازی شرایط واقعی منطقه تهیه شد. به منظور پیش بینی مقادیر پارامترهای اقلیمی در آینده، از روش شبیه‌سازی استوکاستیک سری‌های زمانی استفاده شد. پس از اطمینان از عملکرد مدل های دینامیکی و سری زمانی، عملیات بهینه سازی الگوی کشت به کمک ابزار بهینه سازِ موجود در نرم افزار Vensim PRO x32 با استفاده از رویکرد برنامه ریزی ریاضی چندهدفه به روش پاول در سه حالت مختلف انجام گرفت. توابع هدف شامل ماکزیمم شدن سود اقتصادی برای کشاورزان و مینیمم شدن آب استخراج شده از آبخوان بودند. نتایج نشان دادند که نسبت سود بدست آمده به مقدار آب استخراج شده از چاه ها در شرایط بهینه سازی شده همواره بیشتر از شرایط فعلی می باشد. مقدار این نسبت برای سه حالت بهینه سازی به ترتیب 23/1، 89/0 و 94/0 بود که در هر سه حالت بیشتر از مقدار آن برای شرایط فعلی می باشد (68/0). نتایج نشان داد در صورتِ امکانِ تغییر در ضرایب کشت تمام گیاهان، برای بهینه نمودن الگوی کشت فعلی بایستی مساحت تحت پوشش گندم، جو، ذرت دانه ای و علوفه ای، گوجه فرنگی، شبدر و پیاز در الگوی کشت فعلی کاهش داده شود. همچنین نتایج حاصل از بهینه سازی حاکی از افزایش مساحت تحت پوشش زعفران، گل محمدی، گلخانه، گیاهان دارویی و زیتون در شرایط بهینه شده نسبت به شرایط فعلی می باشد.