بررسی، مدل‌سازی و بهینه‌سازی همبست آب، انرژی و غذا در تولید شلتوک شهر رشت

افزایش جمعیت و تقاضا برای منابع طبیعی چالش‌های بزرگی به همراه دارد. رویکرد همبست منابع همراه با مدل‌سازی و بهینه‌سازی مصرف آب، انرژی و غذا، کارآیی منابع را افزایش و پایداری سیستم‌های مرتبط را تضمین می‌کند. مطالعه کنونی به بررسی، مدل‌سازی و بهینه‌سازی همبست آب، انرژی و غذا در تولید شلتوک برنج در شهرستان رشت پرداخته است. این هدف در قالب دو سناریو کشت ارقام پُرمحصول شلتوک برنج و تسطیح اراضی کشاورزی با استفاده از نرم‌افزارهایleap ، weap و مدلmgp  انجام شد و فرآیند بهینه‌سازی با الگوریتم nsga-ii صورت پذیرفت. داده‌ها از کشاورزان، سازمان‌ها و منابع کتابخانه‌ای به دست آمدند. نهاده‌های سوخت و برق، ماشین‌های کشاورزی، مواد شیمیایی و آلی، نیروی کار و آب مورد بررسی قرار گرفتند. منابع آب مورد بررسی در نیازهای شرب، صنعت و کشاورزی، رودخانه‌ها، کانال‌ها و آب‌بندان‌ها و آب‌های زیرسطحی بودند. نتایج نشان داد که میانگین انرژی مصرفی و میانگین انرژی حاصل از تولید شلتوک در سناریو ارقام پُرمحصول شلتوک برنج نسبت به سناریو تسطیح اراضی کشاورزی بیشتر بوده است. میانگین آب مصرفی در دو سناریو تا افق 1419 تفاوت چندانی نسبت به یکدیگر نداشت. نتایج مدل‌سازی نشان داد که در شرایط ایدهآل، مقادیرrmse ، 2r،mape  و ef به ترتیب برابر با 110.353، 0.9032، 10.831 و 0.891 می‌باشد. نتایج بهینه‌سازی نشان داد که در شرایط بهینه، مصرف آب، انرژی و تولید شلتوک به ترتیب برابر با 0.94، 0.53 و 3.26 درصد بهبود یافتند.

investigation, modeling, and optimization nexus of water, energy, and food in paddy production in rasht county

the growing population and increasing demand for natural resources present significant challenges. the nexus approach, which involves modeling and optimizing the consumption of water, energy, and food, enhances resource efficiency and ensures the sustainability of interconnected systems. this study focuses on investigating, modeling, and optimizing the water-energy-food nexus for paddy production in rasht county. the objectives were pursued through two scenarios: high-yield paddy production and agricultural consolidation, utilizing the leap, weap, and mgp models. data were collected from farmers, organizations, and library sources. optimization was conducted using the nsga-ii algorithm. inputs such as fuel, electricity, agricultural machinery, chemicals, organic materials, labor, and water were analyzed. the water resources considered included those for drinking, industrial, and agricultural purposes, as well as rivers, channels, ponds, and groundwater. the results revealed that the average energy consumption and production in the high-yield paddy variety scenario were higher compared to the agricultural consolidation scenario. the average water consumption in both scenarios showed no significant difference until 2040. modeling results indicated that under ideal conditions, the rmse, r², mape, and ef values were 353.110, 0.9032, 10.831, and 0.891, respectively. the optimization findings demonstrated that under ideal conditions, water and energy consumption, and paddy production were reduced by 0.94%, 0.53%, and 3.26%, respectively.