50 نتیجه برای بهینه
سیدحسین روشان، کاکا شاهدی، محمود حبیب نژاد روشن، ،
جلد 25، شماره 2 - ( 6-1400 )
چکیده
شبیهسازی فرایند بارش- رواناب در حوضه آبخیز از نقطه نظر درک بهتر مسائل هیدرولوژیک، مدیریت منابع آب، مهندسی رودخانه، سازههای کنترل سیل و ذخیره سیلاب اهمیت ویژهای دارد. در این تحقیق، بهمنظور شبیهسازی فرایند بارش– رواناب از دادههای بارش و دبی جریان در دوره زمانی 1396-1376 استفاده شد. بعد از کنترل کیفی و صحت دادهها، تأخیر بارش و دبی با استفاده از ضرایب خودهمبستگی، خود همبستگی جزئی و همبستگی متقارن در نرمافزار R Studio مشخص شد. سپس پارامترهای مؤثر و ترکیب بهینه نیز بهروش آزمون گاما تعیین و برای اجرای مدل تحت سه سناریوی مختلف در نرمافزار MATLAB مورد استفاده قرار گرفتند. نتایج آزمون گاما نشان داد که پارامترهای بارش روز جاری، بارش یک روز قبل، دبی روز قبل و دو روز قبل دارای بیشترین تأثیر در دبی خروجی حوضه هستند. همچنین ترکیبهای Pt Qt-1 و Pt Pt-1 Qt-1 Qt-2 Qt-3 مناسبترین ترکیب بهینه ورودی برای مدلسازی انتخاب شدند. نتایج مدلسازی نشان داد که در مدل ماشین بردار پشتیبان تابع کرنل پایه شعاعی (RBF) نسبت به کرنلهای چندگانه و خطی دارای عملکرد بهتری است. همچنین کارایی مدل شبکه عصبی مصنوعی (ANN) نسبت به مدل ماشین بردار پشتیبان (SVM) با تابع کرنل پایه شعاعی (RBF) بهتر است.
محمد قدس پور، مهدی سرائی تبریزی، علی صارمی، حمید کاردان مقدم، محمود اکبری،
جلد 25، شماره 3 - ( 9-1400 )
چکیده
استفاده از مدل¬های شبیه¬سازی- بهینه¬سازی ابزار ارزشمندی برای انتخاب الگوی کشت مناسب هستند. هدف اصلی این تحقیق، توسعه یک مدل شبیه¬سازی- بهینه¬سازی دوهدفه برای تعیین الگوی کشت و تخصیص آب است. این مدل پس از شبیه¬سازی حالات مختلف الگوی کشت، بهینهسازی را با الگوریتم فراابتکاری چندهدف شیرمورچه MOALO)) انجام میدهد. بر این اساس متغیرهای تصمیم شامل زمین و آب تخصیصیافته به دورههای ده روزه رشد گیاهان به¬گونه ای طراحی شدند که حداقل بهرهبرداری از منابع آب و حداکثرسازی اقتصادی به عنوان توابع هدف مشخص شدند. مدل توسعهیافته برای شبیه¬سازی و بهینه¬سازی الگوی کشت با سطح زیرکشت 5500هکتار و تخصیص آب دشت سمنان با آب تجدیدپذیر به میزان 60/8 میلیونمترمکعب استفاده شد. سناریویهای برداشت 80 (GW80) و 100 (GW100) درصد از آب تجدیدپذیر زیرزمینی و سناریوهای تغییر در الگوی کشت موجود 30 (AC30) و 60 (AC60) درصد در نظر گرفته که هر یک از این 4 سناریو با الگوریتم MOALO شبیهسازی شدند. بهینه¬سازی با استفاده از مدل پیشنهادی در چهار سناریو، باعث بهبود توابع هدف آبی و اقتصادی نسبت به عملکرد اولیه شبیه¬سازی شد. نتایج نشان داد که چهار سناریوی پیشنهادی با کمینهسازی تابع هدف آبی و بیشینه سازی تابع هدف اقتصادی نسبت به وضع موجود(شبیه سازی) بدست آمده است. در مجموع مدل پیشنهادی که ابزاری تخصصی برای بهینه¬سازی الگوی کشت زراعی با تخصیص آب است، با وجود سادگی کارایی بسیار مناسبی داشت.
محمد مهدی متین زاده، جهانگیر عابدی کوپایی، محمد شایان نژاد، عدنان صادقی لاری، حامد نوذری،
جلد 25، شماره 4 - ( 9-1400 )
چکیده
در مزارعی که زهکش¬های زیرزمینی در عمق زیاد نصب شده¬اند نظیر کشت و صنعت¬های خوزستان، با مدیریت آب و کود در سطح مزرعه می¬توان، کارایی مصرف آب را افزایش و همچنین حجم زه¬آب خروجی و تلفات کودی و سایر آلاینده¬ها را کاهش داد. در این پژوهش از یک مدل جامع شبیه¬سازی چرخه آب و دینامیک نیتروژن در زمین¬های کشاورزی تحت پوشش سیستم¬های زهکشی با استفاده از رویکرد پویایی سیستم، برای شبیه¬سازی سناریوهای مختلف مدیریت آب آبیاری و کود استفاده شد. بهمنظور کاهش آب مصرفی و کاهش تلفات کود اوره در یکی از مزارع کشت و صنعت امام خمینی، پنج سناریوی مختلف مدل¬سازی شامل چهار سناریوی مدیریت آب آبیاری به میزان 5، 10، 15 و 20 درصد کاهش در مقدار آب آبیاری (I1، I2، I3 و I4) نسبت به وضعیت موجود آبیاری در این کشت و صنعت (I0)، و یک سناریوی مدیریت توأم آب و کود (20 درصد کاهش مقدار آب آبیاری و 210 کیلوگرم بر هکتار کود اوره، I4F) برای شبیه¬سازی و مقایسه حجم زه¬آب تولیدی، تلفات نیترات و آمونیوم توسط سیستم زهکشی و میزان نیتروژن باقیمانده در خاک اجرا شد. نتایج مدل¬سازی نشان داد که سناریو I4F، باعث کاهش شدت زهکشی تجمعی، تلفات تجمعی نیترات و آمونیوم زهآب، مجموع تلفات تجمعی نیترات و آمونیوم زهآب و تلفات تجمعی نیترات¬زدایی بهترتیب برابر با 31، 70، 71، 70، و 85 درصد می¬شود که علاوه بر آن¬که باعث صرفه¬جویی در آب و کود مصرفی می¬شود، باعث کاهش مؤثر در آلودگی محیط زیست می¬شود. بنابراین، سناریوی I4F (آبیاری به مقدار 2656 میلی¬متر برای شش ماه و 210 کیلوگرم بر هکتار کود اوره) برای نیشکر در کشت و صنعت نیشکر امام خمینی توصیه می¬شود.
فاطمه قاسمی سعادت آبادی، شاهرخ زند پارسا، مهدی مهبد،
جلد 25، شماره 4 - ( 9-1400 )
چکیده
در مناطق خشک و نیمه¬خشک، مدیریت منابع آب و بهینه سازی¬مصرف آب در تأمین نیاز آبی از اهمیت ویژه¬ای برخوردار است. به¬منظور بهینه¬سازی مصرف آب در مزرعه باید از میزان تبخیر- تعرق واقعی آگاه بود تا علاوه بر اجتناب از بروز تنش خشکی و کاهش محصول، از مصرف بیش از اندازه آب نیز جلوگیری شود. ازآنجایی که برآورد تبخیر- تعرق واقعی گیاه با استفاده از روش¬های سنتی در مناطق وسیع امکان¬پذیر نیست. بنابراین، استفاده از الگوریتم¬های سنجش از دور برای برآورد آن، دراین مناطق توصیه می¬شود. در این تحقیق،
تبخیر- تعرق واقعی گندم با استفاده از الگوریتم METRIC (الگوریتم تهیه نقشه تبخیر- تعرق با توان تفکیک بالا به همراه واسنجی درونی)، داده های هواشناسی و تصاویر ماهواره Landsat8 در اراضی دانشکده کشاورزی دانشگاه شیراز در سال 1396-1395 برآورد شد. در فرایند اجرای مدل متریک، جهت محاسبه مقدار شار گرمای محسوس مزرعه گندم که به تازگی آبیاری شده بود به عنوان پیکسل سرد انتخاب شد و در نهایت مقدار تبخیر- تعرق با استفاده از آن برآورد شد. مقادیر حداکثر تبخیر- تعرق برآورد شده با الگوریتم METRIC با استفاده از مقادیر تهیه شده از مدل واسنجی¬شده AquaCrop با دقت خوبی با NRMSE (ریشه متوسط مربع خطای نرمال شده) برابر 12/0 اعتبارسنجی شد. درنهایت با استفاده از مقادیر برآوردشده تبخیر- تعرق از تکنیک سنجش از دور با مدل متریک، حجم آب آبیاری و مقدار کل محصول اندازه-گیری شده، بهرهوری تبخیر-تعرق و بازده آبیاری برای تمام مزارع گندم به وسعت 179 هکتار به ترتیب برابر 0/86 کیلوگرم بر مترمکعب و 75% برآورد شد.
احمد مهرابی، منوچهر حیدرپور، حمیدرضا صفوی،
جلد 25، شماره 4 - ( 9-1400 )
چکیده
طراحی الگوی کشت بهینه و تخصیص به موقع منابع آب همراه با کم¬آبیاری از جمله راهکارهای بهینه حداکثرساختن شاخص بهره¬وری اقتصادی از آب است. در این مقاله به بهینه¬سازی همزمان الگوی کشت و تخصیص آب با استفاده از شیوه کم¬آبیاری پرداخته شده است. منطقه مورد مطالعه غرب شبکه آبیاری دشت قزوین و 6 سطح متفاوت درصد کاهش میزان آبیاری نسبت به پتانسیل نیاز آبی ماهانه
(0، 0 تا10، 0 تا20، 0 تا30، 0تا40 و 0 تا50 درصد) در سه سال خشک، نرمال و تر مورد مقایسه قرار گرفت و در هر سال بهترین سناریوی کم¬آبیاری انتخاب و نتایج با الگوی کشت موجود همان سال مقایسه شد. الگوی کشت جدید شامل محصولات اصلی منطقه و اضافه شدن محصول کلزا بود. هدف، رسیدن به حداکثر بهره¬وری اقتصادی آب (سود خالص در واحد حجم آب) با رعایت سقف برداشت ماهانه و سالانه آب¬های سطحی و زیرزمینی بود. نتایج نشان داد که بهترین سناریو در سال خشک حداکثر درصد کاهش میزان آبیاری نسبت به پتانسیل نیاز آبی ماهانه 20 درصد، در سال نرمال آبیاری کامل و در سال تر حداکثر درصد کاهش میزان آبیاری نسبت به پتانسیل نیاز آبی ماهانه 10 درصد می¬باشد. بهبود شاخص بهره¬وری اقتصادی آب برای سال خشک 52/2 درصد، سال نرمال 41/5 درصد و سال تر 19/6 درصد بوده و متوسط درصد تأمین آبیاری سالانه در سال خشک از 64/3 به 91/7 درصد، در سال نرمال از 70/0 به 100 درصد و در سال تر از 77/5 به 97/1 درصد افزایش می¬یابد، همچنین عملکرد نسبی کلیه محصولات به¬ویژه گندم، یونجه و چغندرقند را به مقدارقابل توجهی ارتقا می¬دهد. بنابراین، الگوریتم جستجوی گرانشی، به¬عنوان یک مدل بهینه¬ساز می¬تواند در انتخاب الگوی کشت و تخصیص مناسب منابع آب¬های سطحی و زیرزمینی با لحاظ منافع اقتصادی در مدیریت شبکه¬های آبیاری مدنظر قرار گیرد.
سعید آزادی، حامد نوذری، صفر معروفی، بهزاد قنبریان،
جلد 27، شماره 3 - ( 9-1402 )
چکیده
یکی از راهکارهای توسعه کشاورزی، استفاده مطلوب از شبکههای آبیاری و زهکشی است که منجر به بهرهوری بیشتر و حفظ محیطزیست خواهد شد. در تحقیق حاضر به کمک روش تحلیل پویایی سیستم مدلی بسط داده شد تا بتواند با نظر گرفتن مسائل زیستمحیطی، سطح زیر کشت محصولات زراعی شبکه آبیاری و زهکشی شهید چمران واقع در استان خوزستان را شبیهسازی کند. بهمنظور بررسی اعتبار مدل، از آزمون حدی و آنالیز حساسیت استفاده شد. نتایج نشاندهنده عملکرد مناسب مدل و وجود ارتباط منطقی بین پارامترهای آن بود. همچنین بهمنظور تعیین سطح زیر کشت بهینه محصولات زراعی شبکه شهید چمران، با اهداف محیطزیستی و کمینه کردن میزان نمک خروجی از زهکشها، الگوی کشت محصولات این شبکه در دو حالت تغییر غیر پلکانی و تغییر پلکانی تعیین شد. نتایج نشان داد میزان نمک خروجی بهینهسازی شده از شبکه در هر دو حالت پلکانی و غیر پلکانی در مقایسه با وضع موجود در منطقه کاهش یافته است. مقدار نمک کل در وضع موجود، از سال 1392 تا 1396 بهترتیب برابر با 2799، 2649، 2749، 2298 و 2004 تن بر روز بوده است که پس از بهینهسازی، در حالت پلکانی 2739، 2546، 2644، 2223 و 1952 تن بر روز و در حالت غیرپلکانی 2363، 2309، 2481، 2151 و 1912 تن بر روز بهدست آمد. نتایج نشان میدهد که حالت غیرپلکانی با توجه به محدودیتهای در نظر گرفته شده برای آن، در کاهش نمک خروجی موفقتر از حالت پلکانی عمل کرده است. آنالیز نتایج نشاندهنده موفقیت مدل در بهینهسازی و دستیابی به اهداف مورد نظر بود. لذا میتوان گفت، مدل حاضر در شبیهسازی و بهینهسازی شبکه آبیاری، الگوی کشت آن و تعریف سایر سناریوها از دقت خوبی برخوردار است.
همایون ابراهیمی گلبوسی، الهام فاضل نجف آبادی، محمد شایان نژاد،
جلد 28، شماره 2 - ( 6-1403 )
چکیده
آبیاری سطحی یکی از رایجترین روشهای آبیاری است، اما به دلیل بهرهوری کم، تلفات آب در این سیستم چشمگیر است. برای طراحی دقیق و مناسب آبیاری سطحی اطلاع از خصوصیات و ضرایب نفوذ آب در خاک ضروری است. یکی از معادلات استفادهشده در این زمینه، معادله نفوذ فیلیپ است. در این مطالعه ضرایب نفوذ معادله فیلیپ و همچنین ضریب زبری مانینگ در آبیاری نواری بر اساس مقایسه منحنی پیشروی واقعی با منحنی پیشروی محاسبهشده با مدل هیدرودینامیک بهصورت بهینه تعیین و نتایج آن با روش استوانه مضاعف و روش دونقطهای ابراهیمیان و همکاران (5) مقایسه شد. حجم نفوذ واقعی از تفاضل حجم ورودی و حجم خروجی بهدست آمد. خطای روش یادشده در محاسبه حجم نفوذ 5/53 درصد بود. این درحالی است که خطا در روش استوانه مضاعف59/62 درصد و خطا در روش دونقطهای ابراهیمیان و همکاران (5) 19/08 تعیین شد. در خاکهای بافت سنگین هر چه طول نوار بیشتر شود، دقت روش در برآورد ضرایب فیلیپ بیشتر میشود، درحالی که در خاکهای بافت سبک هر چه زمان پیشروی که علاوه بر طول تابعی از نفوذپذیری، دبی ورودی و شیب کف بستر است بیشتر شود، دقت روش در برآورد ضرایب نفوذ فیلیپ بیشتر میشود.
سجاد اشکواری، سمیه جنت رستمی، افشین اشرف زاده،
جلد 29، شماره 1 - ( 2-1404 )
چکیده
در این مطالعه، یک مدل مفهومی مبتنی بر سیستم پویا برای بهینهسازی مدیریت آب، زمین و تولید محصولات کشاورزی (چای و برنج) در نواحی آبیاری شبکه آبیاری و زهکشی سفیدرود توسعه داده شد. بهمنظور شناخت رفتار شبکه و تهیه مدل شبیهسازی سیستم از یک مدل مفهومی مبتنی بر مدل پویایی سیستم استفاده شد که در محیط MATLAB/Simulink شبیهسازی مدل انجام شد. در ادامه با استفاده از روش بهینهسازی الگوریتم ژنتیک مدل بهینهسازی سیستم مورد مطالعه بهصورت یک مدل چندهدفه توسعه داده شد و سپس با استفاده از روش وزندهی توابع هدف، شرایط مختلف مدیریتی اجرا شد. نتایج نشان داد که انتخاب بهترین پاسخ از مدلهای بهینهسازی چندهدفه به مقادیر وزنی توابع هدف وابسته است و با تغییر این مقادیر، تصمیمگیرندگان میتوانند پاسخهای متنوعی برای مسائل پیچیده بهینهسازی ارائه دهند. مدل بهینهسازی با ترکیب وزنی مختلف، سطح زیر کشت و تخصیص آب را بهگونهای تعیین میکند که کمبود آب کمینه و عملکرد محصولات بیشینه شود. علاوه بر این، یافتهها حاکی از آن است که کانالهای شبکه آبیاری نقش حیاتی در تأمین نیاز آبی دارند و تخصیص عادلانه آب برای جلوگیری از برداشت بیرویه و پیامدهای منفی مانند پیشروی آب شور و فرونشست زمین ضروری است. مطالعه نشان میدهد که بهترین راهکار به شرایط محلی و سیاستهای تصمیمگیرندگان بستگی دارد. برای دستیابی به بیشترین سود اقتصادی و پاسخگویی به نیازهای آب، پیشنهاد میشود از ترکیب وزنی نزدیک به استفاده شود. درنهایت، این مدل به مدیران و تصمیمگیرندگان کمک میکند تا با تغییر سطح زیر کشت و بهرهبرداری بهینه از منابع آب، کمترین میزان کمبود آبی را در منطقه ایجاد کنند.
میثم باقری فر، مریم حافظ پرست،
جلد 29، شماره 4 - ( 10-1404 )
چکیده
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.
امیرمهدی بیات، محمد شایان نژاد، محمود اکبری،
جلد 30، شماره 1 - ( 1-1405 )
چکیده
مدلهای ریاضی ابزار مناسبی برای طراحی آبیاری سطحی هستند. مدل EDOSIM بهعنوان یک مدل شبیهسازی - بهینهسازی آبیاری سطحی، از شبیهسازی با مدل بیلان حجمی و بهینهسازی فراابتکاری بهره میبرد. در این مطالعه با هدف بهبود شبیهسازی فاز پیشروی در مدل EDOSIM، مدل هیدرودینامیک کامل جایگزین مدل بیلان حجمی برای طراحی آبیاری جویچهای شد و منجر به توسعه مدل EDOSIM-HD شد. بدینمنظور معادلات سنت - ونانت با استفاده از شمای ضمنی تفاضل محدود پرایزمن، گسسته و به مجموعهای از معادلات غیرخطی در قالب دستگاه معادلات تبدیل شدند. دستگاه معادلات حاصل با استفاده از روش نیوتن - رافسون، خطی و با استفاده از روش ماتریس اسپارس حل شد. نتایج حاصل با نرمافزار SIRMOD بهمنظور اعتبارسنجی شبیهسازی مقایسه شد. با استفاده از حلگر particleswarm جعبهابزار بهینهسازی نرمافزار MATLAB، متغیر تصمیم دبی ورودی بهمنظور بهینهسازی تابع هدف هیدرولیکی متشکل از راندمان، کفایت و یکنواختی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج در مزرعه مطالعاتی نشان داد در شبیهسازی اولیه با دبی ورودی 1/4 لیتر در ثانیه، زمانهای مهم آبیاری، حجم نفوذ، شاخصهای عملکرد، نیمرخها و آبنمودها، هدررفت عمقی حدود 50 درصدی آب را نشان دادند. همچنین نتایج مدل EDOSIM-HD نسبت به مدل EDOSIM به مدل هیدرودینامیک نرمافزار SIRMOD نزدیکتر بود. با بهینهسازی و افزایش دبی بهینه (1/8 لیتر در ثانیه) نسبت به دبی اولیه، کاهش زمانهای پیشروی، قطع جریان، تخلیه و پسروی و عدم تغییر زمان مورد نیاز نفوذ رخ داد. کاهش حجم نفوذ نیز بهواسطه اعمال دبی بیشتر در زمان کمتر صورت گرفت. تمامی شاخصهای عملکرد نیز به وضع بهینه خود نزدیکتر شدند؛ به جز نسبت رواناب پایاب (TWR) که افزایش اندک 11 درصدی آن (به خاطر دبی بیشتر)، نسبت به کاهش شدید 22 درصدی نسبت نفوذ عمقی (DPR) و افزایش 10 درصدی راندمان کاربرد (Ea) قابل اغماض بود. در مجموع با توجه به شاخصهای عملکرد حاصله در اعتبارسنجی با SIRMOD، شبیهسازی مدل EDOSIM-HD در فاز پیشروی طراحی آبیاری جویچهای، بهتر از مدل EDOSIM بود.
