پژوهش آب ایران

چکیده در این پژوهش، عملکرد سه الگوریتم تکاملی چندهدفه NSGA-II، ‏AGE-MOEA و MOEA/D برای بهینه‌سازی شبکه‌های توزیع آب با هدف همزمان کمینه‌سازی هزینه و انحراف فشار ارزیابی شده است. نتایج بر روی شبکه‌های بنچ‌مارک هانوی و بالرما نشان می‌دهد که AGE-MOEA از نظر شاخص‌های کمّی ابرحجم (HV) و فاصله نسلی معکوس (IGD) پوشش کلی بهتری بر جبهه پارتو دارد، اما در شبکه هانوی تنها NSGA-II موفق به یافتن جواب کاملاً موجه با انحراف فشار صفر شد. در شبکه بالرما، ‏MOEA/D به دلیل حساسیت به اختلاف مقیاس اهداف و ضعف در مدیریت قیود، ضعیف‌ترین عملکرد را ثبت کرد. بررسی الگوهای تنظیم ساعتی شیرهای فشارشکن شبکه پلدختر نشان داد که علی‌رغم برتری NSGA-II و AGE-MOEA در کیفیت جبهه پارتو، نوسانات شدید تنظیمات آن‌ها از منظر عملیاتی می‌تواند موجب استهلاک تجهیزات و ناپایداری شبکه شود، در حالی که MOEA/D الگویی محافظه‌کارانه‌تر ارائه می‌دهد. تحلیل روند HV نشان داد MOEA/D به بالاترین مقدار تجمعی در فرآیند همگرایی دست می‌یابد که با برتری AGE-MOEA در HV جبهه پارتو نهایی متفاوت بوده و ناشی از تفاوت این دو معیار است. کاهش فشارهای مازاد حاصل از بهینه‌سازی، پتانسیل کاهش نشت پس‌زمینه را فراهم می‌آورد، هرچند کمّی‌سازی دقیق آن مستلزم مدل‌سازی مستقیم نشت است.

واژه‌های کلیدی: بهینه‌سازی چندهدفه، شبکه توزیع آب، شهرستان پلدختر، قابلیت بهره‌برداری عملیاتی، مدیریت فشار.

چکیده طراحی سامانه‌‌های آبیاری سطحی نواری یا براساس روابط تجربی مندرج در منابع یا براساس نتایج شبیه‌سازی در مدل‌های مختلف انجام می‌شود که در این روش‌ها امکان بررسی تأثیر همۀ متغیرهای طراحی بر شاخص‌های مختلف آبیاری وجود ندارد. طراحی براساس کمینه‌سازی حجم آب ورودی به همراه بیشینه‌سازی شاخص‌هایی چون راندمان کاربرد، یکنواختی توزیع و کفایت آبیاری رویکرد نوینی است که ازطریق بهینه‌سازی چندهدفه می‌تواند بهترین نتایج را ارائه دهد. بهترین انتخاب برای متغیرهای طراحی، شامل: طول، عرض، شیب نوار، دبی آب ورودی و زمان قطع جریان آب در یک مزرعه با هدف دستیابی به شاخص‌های بهینه را می‌توان از این روش به‌دست آورد. در این تحقیق با اندازه‌گیری پیشروی آب در قطعات نمونه در مزرعه‌ای به مساحت 180 هکتار با کشت گندم در غرب اصفهان و شبیه‌سازی حرکت آب در نوارهای آبیاری، ضرایب نفوذ خاک به‌دست آمد. براین‌اساس برای عمق خالص آبیاری 75 میلی‌متر و ضریب زبری 15/0 تعداد 56700 رویداد آبیاری نواری انتهابسته با نرم‌افزار WinSRFR 5.1 شبیه‌سازی شد. در بین نتایج به‌دست‌آمده با استفاده از روش بهینه‌سازی چندهدفه، تابع هدف مقیدشده، با هدف کمینه‌سازی حجم آب ورودی و راندمان کاربرد بالاتر از 90 درصد، یکنواختی توزیع و کفایت آبیاری بیشتر از 8/0، تعداد 515 گزینۀ بهینه برای طراحی نوار آبیاری تعیین شد و در بین آن‌ها جبهۀ اول پارتو، برای طراحی بهینۀ نوار آبیاری در این مزرعه و مزارع مشابه ارائه شد. نتایج نشان می‌دهند حجم آب ورودی در گزینه‌های بهینه‌‌سازی‌شده بین 8/712 تا 3/757 و در مزرعه بین 462 تا 1588 مترمکعب در هکتار است که مقادیر اندازه‌گیری‌شده تفاوت قابل‌ملاحظه‌ای با مقادیر بهینه دارد. از روش ارائه‌شده در این تحقیق می‌توان به‌عنوان یک راهکار جدید برای طراحی سامانۀ آبیاری سطحی نواری و افزایش بهره‌وری آب در کشاورزی استفاده کرد.