علوم آب و خاک

پیش‌بینی جریان رودخانه یکی از جنبه‌های کلیدی هیدرولوژی است که نقش بسزایی در مدیریت منابع آب، کاهش خطرات ناشی از سیل و برنامه‌ریزی کشاورزی ایفا می‌کند. هدف اصلی این مطالعه، شبیه‌سازی دقیق و پیش‌بینی جریان ماهانه رودخانه رازاور در استان کرمانشاه، با توسعه و ارزیابی مدل ترکیبی ماشین یادگیری افراطی (ELM) بهینه‌سازی‌شده توسط الگوریتم‌های فراابتکاری نهنگ (WOA) و ملخ (GOA) است. برای این منظور، داده‌های ماهانه جریان رودخانه، بارندگی، تبخیر و دما برای یک بازه زمانی ۱۰ساله با گام زمانی ماهانه جمع‌آوری و در بازه عددی صفر تا یک نرمال‌سازی شدند. 80 درصد داده‌ها برای آموزش و 20 درصد باقی‌مانده برای ارزیابی مدل‌ها استفاده شد. عملکرد مدل‌ها با شاخص‌های آماریNSE ، RMSE و R² سنجیده شد. ابتدا مدل پایه ELM با استفاده از روش سعی و خطا برای تنظیم وزن‌های بین لایه‌های پنهان و خروجی توسعه یافت. سپس، الگوریتم‌های WOA و GOA برای بهینه‌سازی وزن‌ها به کار گرفته شدند. نتایج نشان داد که مدل پایه ELM نسبت به مدل‌های بهینه‌سازی‌شده عملکرد ضعیف‌تری دارد (آموزش:0/1427=R2=0/7911 ،NSE=0/7795 ،RSME ، تست: 0/1406=R2=0/7916 ،NSE=0/7811 ،RSME. مدل GOA-ELM نسبت به مدل ELM عملکرد بهتر اما نسبت به مدل WOA-ELM عملکرد ضعیف‌تری داشت (آموزش:0/1366 =R2=0/7922 ،NSE= 0/7855 ،RSME ، تست: 7R2=0/7925 ،NSE=0/7859 ،0/1328= .(RSME مدل WOA-ELM نسبت به همه مدل‌ها عملکرد بهتری دارد (آموزش: 0/1215=R2=0/793 ،NSE=0/7869 ،RSME،تست: 0/1165  =R2=0/7933 ،NSE=0/7872 ،RSME). این پژوهش نشان می‌دهد که الگوریتم‌های بهینه‌سازی فراابتکاری به دلیل توانایی جستجوی جامع و جلوگیری از گرفتار شدن در بهینه‌های محلی، نقش مهمی در بهبود عملکرد مدل‌های پیش‌بینی جریان رودخانه دارند. یافته‌های این مطالعه، بر اهمیت به‌کارگیری این تکنیک‌ها در مدیریت منابع آب و برنامه‌ریزی پایدار تأکید می‌کند و زمینه‌ساز پژوهش‌های آتی در این حوزه خواهد بود.

بحران آب و شرایط اقلیمی ایران ضرورت توجه به کشت محصولات کم‌آب‌بر را در اولویت سیاست‌های سرمایه‌گذاری کشاورزی قرار داده است. کینوا به‌عنوان یک شبه‌غله با نیاز آبی نسبتاً پایین می‌تواند جایگزین مناسبی برای محصولات آب‌بر محسوب شود. این پژوهش با هدف بررسی مزیت نسبی تولید کینوا در مقایسه با محصولات زراعی آب‌بر در شرایط کم‌آبی استان اصفهان انجام شد. برای سنجش مزیت نسبی از دو شاخص هزینه منابع داخلی (DRC) و نسبت هزینه به منفعت اجتماعی (SCB) استفاده شد. داده‌ها از طریق پرسش‌نامه و منابع دولتی گردآوری و در تحلیل‌ها از قیمت‌های سایه‌ای نهاده‌ها و ستانده‌ها بهره‌گیری شد. جامعه آماری شامل تولیدکنندگان کینوا بود. نتایج نشان داد کینوا در استان اصفهان دارای مزیت نسبی است. نقطه سربه‌سر عملکرد این محصول 653 کیلوگرم در هکتار است؛ به این معنا که تولید بیشتر از این مقدار بیانگر وجود مزیت نسبی است. همچنین سقف مجاز مصرف آب برای حفظ این مزیت، ۱۵۷۹۲ مترمکعب در هکتار برآورد شد. مصرف آب بیش از این مقدار، مزیت نسبی کشت کینوا را از بین می‌برد. علاوه بر این، بهره‌وری اقتصادی آب برای کینوا در مقایسه با سایر محصولات زراعی رایج در منطقه بیشتر ارزیابی شد. درمجموع، با توجه به وجود مزیت نسبی برای کینوا و بهره‌وری آب بیشتر آن نسبت به محصولات آب‌بر رایج، این محصول پتانسیل لازم برای گنجانده شدن در الگوی کشت استان اصفهان را دارد. بااین‌حال، توصیه به جایگزینی کامل مستلزم مداخلات هدفمند سیاستی و چندبعدی در سطوح فناورانه، بازاریابی و سیاست‌گذاری و همچنین انجام پژوهش‌های تکمیلی در خصوص تحلیل و توسعه زنجیره ارزش و بازار کینوا، بررسی رفتار مصرف‌کنندگان، طراحی سیاست‌های حمایتی هدفمند برای دوره گذار و تحلیل جامع‌تر از مزیت نسبی سایر محصولات است.