شبیه‌سازی و بهینه‌سازی تلفیق آب‌های سطحی و زیرزمینی با روش پویایی سیستم (مطالعه موردی: شبکه آبیاری دشت عباس)

توسعه شبکه‌ آبیاری دشت عباس و انتقال آب سد کرخه بدون توجه به منابع آب زیرزمینی دشت، باعث ماندابی شدن اراضی کشاورزی دشت در سال‌های اخیر شده است. هدف از این مطالعه بهینه‌سازی تلفیق منابع آب سطحی و زیرزمینی دشت عباس برای حداقل کردن مشکلات ماندابی شدن اراضی و دستیابی به حداکثر درآمد خالص دشت بود. برای این منظور ابتدا رفتار آبخوان دشت با استفاده از روش پویایی سیستم‌ها شبیه‌سازی شد. سپس با استفاده از روش بهینه‌سازی چندمعیاره مدل vensim تلفیق آب‌های سطحی و زیرزمینی با تابع هدف حداکثرسازی درآمد خالص دشت بهینه‌سازی شد. زمان شروع مدل‌سازی سال 1380 و پایان آن سال 1410 و به‌مدت 30 سال است. مدل با استفاده از داده‌های زمانی سال 1380 تا 1388 واسنجی و با استفاده از داده‌های زمانی سال 1388 تا 1395 صحت‌سنجی شد. نتایج ارزیابی‌ها نشان داد که مدل قادر است متغیر‌های کلیدی تراز آب زیرزمینی (me برابر 60 سانتی‌متر، r2 برابر 97 درصد وrmse برابر 47 سانتی‌متر) و شوری آب زیرزمینی (me برابر0/123 میکروموس بر سانتی‌متر، r2 برابر 74 درصد و rmse برابر 100 میکروموس بر سانتی‌متر) را با دقت مناسب شبیه‌سازی کند. همچنین نتایج مدل بهینه‌سازی نشان داد که بهینه‌ترین نسبت مصرف آب سطحی و زیرزمینی برای تامین نیاز کشاورزی دشت عباس به‌ترتیب 65 و 35 درصد است. به‌طور کلی می‌توان نتیجه گرفت که با بهینه‌سازی تلفیق آب سطحی و زیرسطحی با صرفه‌جویی سالانه حدود 10 میلیون متر مکعب آب می‌توان 800 هکتار اراضی جدید را آبیاری کرد.

Simulating and Optimizing the Conjunctive Use of Surface and Groundwater Resources Using the System Dynamics Approach (A Case Study: Dashte-Abbas Irrigation Network)

The construction of irrigation network and the water transfer from Karkheh Dam to DashteAbbas, due to neglecting the groundwater resources has increased groundwater level and waterlogging of the agricultural land in the recent years. The aim of this study was, therefore, to optimize the conjunctive use of surface and groundwater resources in DashteAbbas to minimize waterlogging problems and achieve the maximum net income. For this purpose, the behavior of groundwater was simulated using the system dynamics (SD) approach. The conjunctive use of surface and groundwater resources was then optimized using the Vensim multicriteria optimization method with the objective function of maximizing the net income of the plain. The SD model calibration was done using climatic, hydrological, agricultural, and environmental data from the 20012009 time period; then it was validated based on the information from the 20092016 period. Evaluation of the developed SD model showed that the model had high accuracy in simulating key variables such as groundwater levels (ME=60cm, R2=97%, RMSE=47cm) and groundwater salinity (RMSE=100 mu;S/cm, R2=74%, and ME=123 mu;S/cm). Furthermore, the results of the optimization model showed that the optimum use of surface and groundwater resources for the agricultural demand was 65% and 35%, respectively. To sum up, it could be concluded that with the optimization of the conjunctive use of surface and groundwater resource, s about 10 MCM of water consumption could be annually saved to irrigate almost 800 ha of the new lands.