توسعه مدل ریاضی و بهینه‌سازی تخصیص آب کشاورزی بر اساس رتبه‌بندی نامغلوب

مدیریت منابع آب از مهمترین عوامل افزایش بهره وری اقتصادی در بخش کشاورزی محسوب میشود. در شرایط کمبود آب، استفاده کارامد از آب موجود برای تولید پایدار محصولات موردنیاز در نواحی خشک و نیمه خشک امری ضروریست. بدین منظور، روشی شامل مدلسازی ریاضی و ابزار بهینه‌سازی برای تخصیص آب با هدف حداکثرسازی بهره وری اقتصادی و کارایی الگوی آبیاری توسعه داده شده است. مدل بهینه سازی با استفاده از الگوریتم ژنتیک چندهدفه با دو تابع هدف مجزا ارائه و مورد ارزیابی قرار گرفت. کارایی مصرف آب، الگوی کشت، کاهش تلفات آبیاری، استفاده موثر از آب باران و اراضی زراعی در توابع هدف مدل بررسی شده است. آب موردنیاز آبیاری در هر دوره رشد و سطح زیر کشت محصول به عنوان متغیرهای تصمیم گیری در نظر گرفته شد. برای مطالعه مزرعه ای مدل، گیاهان عمده دشت باغملک و مناطق اطراف، هزینه تولید و قیمت فروش محصولات در سال زراعی 93-1392 جمع آوری گردید. نتایج نشان داد سطح زیر کشت بهینه اختصاص یافته به محصولات در شرایط کم آبی برای ذرت، هندوانه، گوجه فرنگی و پیاز با کاهش روبرو بوده است. همچنین، گوجه فرنگی، حبوبات و پیاز به تریتب بشترین حجم آب را بدست آورده اند. در این شرایط نسبت سود خالص و عملکرد نسبی برای گوجه فرنگی، درصد آب تخصیص یافته برای سبزیجات و استفاده موثر از آب برای حبوبات کمترین مقادیر در بین پارامترهای ارزیابی محاسبه گردید.

Development of mathematical and optimization model for agricultural water allocation based on non-dominated sorting

Water resource management is a main driver to increase economic productivity for an agricultural area. Under water shortage condition, efficient use of available water is necessary for required sustainable crop production in arid and semiarid area. Therefore, a combination procedure of mathematical modeling and optimization techniques has been developed for water allocation to maximize the economical productivity and total efficiency of an irrigation scheme.Optimization model is presented using multiobjective genetic algorithm and evaluate by two objective functions. Water use efficiency, cropping pattern, reduction of irrigation losses, effective use of rainfall and cultivated area are considered in the objective functions of the model. Irrigation water requirement for each growing stage and cultivated area have been considered as decision making variables. For field study, the main crops of Baghmalek plain and their related area, the cost of agricultural inputs and final price of crops were collected in farming year 20132014. The results show that the optimal cultivation area allocated among various crops is decreased for maize, melon, tomato and onion in drought condition. Tomato, bean and onion have obtained more volume of total available water, respectively. Tomato in relative yield and net benefit ratio, vegetable in the percentage of allocated water and bean in effective use of water have the minimum values of evaluation parameters.