نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران

نشریه علمی پژوهشی مهندسی آبیاری و آب ایران

بهینه‌سازی چندهدفه الگوی کشت و تخصیص آب با استفاده از الگوریتم بهینه‌سازی ازدحام ذرات چندهدفه (MOPSO) در شبکه آبیاری و زهکشی گلورد

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان
1 استادیار گروه علوم و مهندسی آب، واحد قائمشهر، دانشگاه آزاد اسلامی، قائمشهر، ایران
2 دانشجوی دکتری، گروه علوم و مهندسی آب، واحد قائمشهر
3 استادیار،گروه علوم و مهندسی آب، واحد قائمشهر، دانشگاه آزاد اسلامی، قائمشهر، ایران
10.22125/iwe.2026.446521.1940
چکیده
با توجه به محدودیت منابع آب و ضرورت دستیابی هم‌زمان به اهداف اقتصادی و حفاظتی، این پژوهش با هدف بهینه‌سازی الگوی کشت و تخصیص آب در شبکه آبیاری و زهکشی گلورد انجام شد. یک مدل چندهدفه با اهداف حداکثرسازی سود خالص و حداقل‌سازی مصرف آب تدوین و با الگوریتم بهینه‌سازی ازدحام ذرات چندهدفه (MOPSO) حل شد. در مدل، سطح زیرکشت، تخصیص آب و پاسخ عملکرد محصولات به کم‌آبی با استفاده از ضریب پاسخ عملکرد به آب (Ky) لحاظ شد. خروجی الگوریتم مجموعه‌ای از جواب‌های غیرمغلوب را تشکیل داد که بیانگر مصالحه میان سودآوری و حفاظت از منابع آب بود. سه راه‌حل نماینده در قالب سناریوهای پایه، اقتصادی و حفاظتی انتخاب و با وضعیت موجود مقایسه شدند. نتایج نشان داد سناریوی پایه با سود خالص ۲۳۴۸۸٫۶ میلیارد ریال و مصرف آب ۷۴٫۵۷ میلیون مترمکعب، کاهش ۹٫۸۴ درصدی مصرف آب و بهره‌وری اقتصادی آب ۳۱۴٫۹۹ هزار ریال بر مترمکعب، متوازن‌ترین گزینه بود. در سناریوی حفاظتی، مصرف آب به ۵۹٫۷۶ میلیون مترمکعب کاهش یافت، درحالی‌که سود خالص به ۱۶۵۱۲٫۵ میلیارد ریال رسید. سناریوی اقتصادی نیز سود ۲۲۴۵۰٫۱ میلیارد ریال و مصرف آب ۷۶٫۱۴ میلیون مترمکعب داشت. نتایج نشان داد اصلاح الگوی کشت، بازتخصیص هدفمند آب و لحاظ پاسخ متفاوت محصولات به کم‌آبی می‌تواند بهره‌وری منابع را بهبود داده و امکان انتخاب راه‌حل متناسب با شرایط تأمین آب را فراهم کند.
کلیدواژه‌ها
موضوعات

عنوان مقاله English

Multi-Objective Optimization of Cropping Patterns and Irrigation Water Allocation Using the Multi-Objective Particle Swarm Optimization (MOPSO) Algorithm in the Gelvard Irrigation and Drainage Network

نویسندگان English

davood Akbari Nodehi 1
Maedeh Salimi Khorshidi 2
ali bageri 3
1 Assistant Professor,, Department of Water Science and Engineering, QaS.C., Islamic Azad University, Qaemshahr, Iran. Corresponding autho
2 Ph.D. Candidate, Department of Water Science and Engineering, QaS.C., Islamic Azad University, Qaemshahr, Iran.
3 Assistant Professor, Department of Water Science and Engineering, QaS.C., Islamic Azad University, Qaemshahr, Iran. Corresponding author
چکیده English

Given limited water resources and the need to achieve both economic and environmental objectives, this study aimed to optimize cropping patterns and water allocation in the Gelvard Irrigation and Drainage Network. A multi-objective model was developed to maximize net profit and minimize water consumption. The model incorporated crop areas, water allocation, and crop yield response to water deficit using the yield response factor (Ky), and was solved using the Multi-Objective Particle Swarm Optimization (MOPSO) algorithm. The algorithm generated non-dominated solutions representing the trade-off between profitability and water conservation. Three representative solutions were selected as baseline, economic, and conservation scenarios and compared with the existing condition. Results showed that the baseline scenario, with a net profit of 23,488.6 billion Rials, water consumption of 74.57 million m³, a 9.84% reduction in water consumption, and economic water productivity of 314.99 thousand Rials per m³, provided the most balanced option. Under the conservation scenario, water consumption decreased to 59.76 million m³, representing a 27.75% reduction, although net profit declined to 16,512.5 billion Rials. The economic scenario resulted in a net profit of 22,450.1 billion Rials and water consumption of 76.14 million m³. Results also indicated substantial changes in cropping patterns, particularly reductions in rice and forage maize and increases in wheat, canola, barley, and soybean under the conservation scenario. Overall, integrating cropping pattern adjustment, targeted water reallocation, and crop-specific responses to water deficit can improve resource-use efficiency and provide management alternatives suited to different water availability conditions and

کلیدواژه‌ها English

Cropping pattern
economic water productivity
multi-objective optimization
irrigation water allocation
MOPSO

مقالات آماده انتشار، پذیرفته شده
انتشار آنلاین از 05 مهر 1405