مدل بهینه سازی بهره برداری تلفیقی از پساب و آب های زیرزمینی شبکه آبیاری ورامین

نوع محتوی: طرح پژوهشی
زبان: فارسی
شناسه ملی سند علمی: R-1283667
تاریخ درج در سایت: 16 مهر 1400
دسته بندی علمی: مهندسی آب و هیدرولوژی
مشاهده: 599
تعداد صفحات: 196
سال انتشار: 1397

فایل این طرح پژوهشی در 196 صفحه با فرمت PDF قابل دریافت می باشد

  • من نویسنده این مقاله هستم

استخراج به نرم افزارهای پژوهشی:

لینک ثابت به این طرح پژوهشی:

چکیده طرح پژوهشی:

استفاده از پساب تصفیه خانه های فاضلاب به عنوان قسمی از آبهای نامتعارف و مکمل منابع آب زیرزمینی در شبکه های آبیاری و زهکشی در سالهای اخیر مورد توجه بوده است، این در حالیست که آبشویی نیتروژن به محیط خاک و آبخوان از طریق استفاده از کودهای شیمیایی حاوی نیترات و همچنین کاربرد پساب حاوی مقادیر نیتروژن بالا، باید مورد ارزیابی قرار گیرد. در این تحقیق، مدل بهینه سازی الگویکشت با بهره برداری تلفیقی کمی- کیفی از پساب و آب زیرزمینی با سه هدف حداکثرسازی سود حاصله از بهینه سازی الگویکشت، کاهش آبشویی نیتروژن و بهبود تغذیه آبخوان تدو ین گردی د. مدل فوق الذکر توسط سه روش، برنامه ریزی غیرخطی (NLP)، الگوریتم تک هدفه هوش جمعی (PSO) به روش جمع وزنی و الگوریتم چندهدفه هوش جمعی (MOPSO) برای سناریوهای مختلف در سال آبی ۹۲-۹۱ در شبکه آبیاری ورامین اجرا شد که نتایج روشها با یکدیگر مقایسه شده اند. اطلاعات ورودی موردنیا ز مدل از دو طریق (انجام آزمایش های منطقه ای و اخذ اطلاعات از سازمان های مختلف) گردآوری شد. حل مدل سه هدفه در روش برنامه ریزی غیرخطی با افزایش سود حاصله از بهینه ساز ی الگوی کشت، بهبود بهره وری مصرف آب و تغذیه آبخوان به ترتیب به میزان ۶، ۲۲ و ۲۹ درصد، منجر به کاهش برداشت تلفیقی از پساب و آب زیرزمینی و کاهش کود ازته مصرفی به ترتیب به میزان ۱۳ و ۸۵ درصد شده است. در الگوریتم تک هدفه هوشجمعی به روش جمع وزنی، مدل سه هدفه با افزایش سود حاصله از بهینه سازی الگویکشت، بهبود بهره وری مصرف آب و تغذیه آبخوان به ترتیب به میزان ۷، ۴۹ و ۳۰ درصد اهداف کاهش برداشت تلفیقی از پساب و آب زیرزمینی و کاهش کودمصرفی را به ترتیب به میزان ۳۵ و ۸۸ درصد محقق شده است. همچنین حل مدل سه هدفه با الگوریتم هوش جمعی و تشکیل جبهه پارتو و انتخاب پاسخ بهینه توسط روش تاپسیس نشان داد که با افزایش سود حاصله از بهینه سازی الگویکشت، بهبود بهره وری مصرف آب و تغذیه آبخوان به ترتیب به میزان ۴۷،۷ و ۱۵ درصد، اهداف کاهش برداشت تلفیقی از پساب و آب زیرزمینی و کاهش کود مصرفی را به ترتیب به میزان ۳۶ و ۸۹ درصد را محقق گردانیده است. اختلاف کم در حدود ۰/۰۰۲ تا ۰/۰۱ درصد بین نتایج مقادیر متناظر توابع هدف در سناریوهای مختلف در دو روش برنامه ریزی غیرخطی و هوش جمعی، حاکی از قابلیت زیاد الگوریتم فراکاوشی تک هدفه هوشجمعی، دریافتن پاسخ های بهینه بود. همچنین مقایسه نتایج الگوریتم های تک هدفه و چند هدفه هوشجمعی، بیانگر اختلاف کم بین ۰/۴ تا ۴ درصد بین مقادیر توابع هدف بود که نشاندهنده نزدیکی نتایج الگوریتم های تک هدفه به روش جمع وزنی و چند هدفه هوش جمعی، دریافتن پاسخ بهینه بود. مدیریت یکپارچه کمی- کیفی منابع آب آبیاری و پساب در شبکه های آبیاری و زهکشی به لحاظ کنترل اثرات زیست محیطی آبشویی نیتروژن به محیط خاک و آبخوان، مسئله ای مهم و حائز اهمیت است و مدل سه هدفه پیشنهادی این تحقیق می تواند در بهبود کارکردهای بخش های سه گانه کشاورزی، محیط زیست و منابع آب در سایر شبکه های آبیاری و زهکشی مورد استفاده قرار گیرد. 

فهرست مطالب طرح پژوهشی

فصل اول- مقدمه و هدف ۱
-۱-۱ مقدمه ۳
-۲-۱ انگیزه اصلی پژوهش و ضرورت انجام آن ۵
-۱-۲-۱ انگیزه اصلی پژوهش ۵
-۲-۲-۱ ضرورت انجام پژوهش ۷
-۳-۲-۱ فرضیات پژوهش ۷
-۳-۱ اهداف پژوهش ۸
-۴-۱ نوآوری پژوهش ۹
-۵-۱ سوالات پژوهش ۹
-۶-۱ ساختار رساله ۱۰
فصل دوم- بررسی منابع ۱۳
-۱-۲ مقدمه ۱۵
-۲-۲ بررسی منابع ۱۵
-۱-۲-۲ مروری بر سوابق مطالعاتی کودهای نیتروژن ۱۵
-۲-۲-۲ مروری بر سوابق مطالعاتی بهرهبرداری تلفیقی از آب سطحی و زیرزمینی با رویکرد بهینهسازی الگویکشت ۱۸
-۳-۲-۲ مروری بر سوابق مطالعاتی ابزارهای حل مدلهای بهینهسازی ۲۳
-۳-۲ جمعبندی پیشینه تحقیق ۲۵
فصل سوم- مواد و روش ها ۲۷
-۳ مواد و روش ها ۲۹
-۱-۳ مقدمه ۲۹
-۲-۳ منطقه مطالعاتی ۳۱
-۳-۳ وضعیت سطح زیرکشت و درصد آنها ۳۳
۳۴ AU -۱-۳-۳ وضعیت سطح زیرکشت در کانال
-۴-۳ منابع تامین آب شبکه ورامین ۳۵
-۵-۳ آزمایشهای خاک منطقه ۳۷
-۶-۳ آزمایشهای پساب و آب زیرزمینی ۴۳
-۷-۳ برآورد نیاز آبی گیاهان ۴۷
-۸-۳ برآورد میزان عملکرد گیاهان ۴۸
-۱-۸-۳ داده های ورودی به مدل آکوکراپ ۴۹
-۱-۱-۸-۳ داده های هواشناسی ۴۹
-۲-۱-۸-۳ خصوصیات خاک ۴۹
-۳-۱-۸-۳ عمق و جدول آبیاری ۵۰
-۴-۱-۸-۳ داده های گیاهی ۵۰
-۲-۸-۳ نتایج حاصل از مدل اکوکراپ ۵۰
-۹-۳ برآورد نیاز کودی گیاهان ۵۰
-۱۰-۳ آلاینده های کشاورزی دشت ورامین ۵۲
-۱۱-۳ افت کیفیت آب شرب در مناطق شهری ۵۳
-۱۲-۳ استفاده از خروجی تصفیه خانه جنوب شرق تهران در دشت ورامین ۵۳
-۱۳-۳ مدل بهینه سازی تلفیقی کمی-کیفی پساب و آب زیرزمینی ۵۴
-۱-۱۳-۳ فرمولاسیون توابع هدف ۵۴
-۲-۱۳-۳ محدودیت ها (قیود) ۵۶
-۳-۱۳-۳ متغیرهای تصمیم ۵۸
-۴-۱۳-۳ سناریوهای مورد مطالعه ۵۸
-۱۴-۳ مسایل بهینهسازی چند هدفه و نظریه پارتو ۵۹
-۱۵-۳ روش برنامهریزی خطی و غیرخطی ۶۱
-۱۶-۳ الگوریتم بهینهسازی هوشجمعی ۶۲
-۱۷-۳ تابع جریمه ۶۷
-۱۸-۳ الگوریتم چندهدفه هوشجمعی مورد استفاده ۶۷
-۱۹-۳ انتخاب جبهه پارتوی بهینه ۷۰
-۲۰-۳ انتخاب نقطه بهینه در جبهه پارتو ۷۰
-۱-۲۰-۳ روش تصمیم گیری چند معیاره تاپسیس ۷۱
-۲۱-۳ جمعبندی ۷۵
فصل چهارم- نتایج و بحث ۷۶
-۱-۴ مقدمه ۷۹
-۲-۴ برآورد نیاز آبی گیاهان ۷۹
-۳-۴ نتایج میزان عملکرد تر گیاهان ۸۱
-۴-۴ صحتسنجی نتایج حاصل از مدل اکوکراپ ۸۱
-۵-۴ برآورد میزان نیتروژن بحرانی و نیاز نیتروژن گیاهان الگوی کشت ۸۲
-۶-۴ صحتسنجی نتایج حاصل از معادله غلظت بحرانی نیتروژن ۸۶
-۷-۴ تحلیل اقتصادی عملکرد گیاهان الگویکشت شهرستان پاکدشت ۸۷
-۸-۴ مدل سههدفه بهینه سازی پساب و آب زیرزمینی ۸۸
-۱-۸-۴ تابع سه هدفه وزنی ۸۹
-۲-۸-۴ روش حل مدل بهینهسازی غیرخطی ۹۰
-۳-۸-۴ بررسی سطوح تحت کشت براساس نتایج برنامه ریزی غیرخطی در محدوده مطالعاتی ۹۰
-۴-۸-۴ بررسی میزان کود موردنیاز در سناریوهای مختلف ۹۵
-۵-۸-۴ میزان برداشت از آب سطحی(پساب) ۹۷
-۶-۸-۴ میزان برداشت از آب زیرزمینی ۹۹
-۷-۸-۴ میزان برداشت تلفیقی از آب سطحی(پساب) و آب زیرزمینی ۱۰۱
-۸-۸-۴ میزان سود خالص منطقه ۱۰۳
-۹-۸-۴ میزان بهره وری مصرف آب ۱۰۵
-۱۰-۸-۴ انتخاب سناریوی برتر ۱۰۶
-۱۱-۸-۴ جمعبندی نتایج ۱۱۰
-۹-۴ مقایسه نتایج مدل بهینهسازی سههدفه به روشهای برنامهریزی غیرخطی و الگوریتم تکهدفه هوش جمعی ۱۱۱
-۱-۹-۴ روش حل مدل بهینهسازی ۱۱۱
-۲-۹-۴ تابع سه هدفه وزنی ۱۱۲
-۳-۹-۴ ارزیابی روشهای بهینه سازی غیرخطی و الگوریتم هوشجمعی ۱۱۲
-۴-۹-۴ پارامترهای الگوریتم هوشجمعی ۱۱۳
-۵-۹-۴ تحلیل حساسیت پارامترهای الگوریتم هوشجمعی ۱۱۳
-۶-۹-۴ نتایج بهینهسازی روشهای برنامهریزی غیرخطی و الگوریتم هوشجمعی ۱۲۱
-۷-۹-۴ جمعبندی نتایج ۱۲۶
-۱۰-۴ مقایسه حل نتایج مدل بهینهسازی سههدفه به روشهای الگوریتمهای تکهدفه و چندهدفه هوش جمعی ۱۲۷
-۱-۱۰-۴ روش حل مدل بهینهسازی ۱۲۷
-۲-۱۰-۴ الگوریتم تکهدفه هوش جمعی ۱۲۷
-۳-۱۰-۴ الگوریتم چندهدفه هوش جمعی ۱۲۸
-۴-۱۰-۴ تحلیل اوزان مختلف در الگوریتم تاپسیس ۱۳۱
-۵-۱۰-۴ ارزیابی الگوریتمهای بهینه سازی تکهدفه و چندهدفه هوشجمعی ۱۳۳
-۶-۱۰-۴ جمعبندی نتایج ۱۳۵
فصل پنجم - نتیجه گیری و پیشنهادها ۱۳۷
-۱-۵ نتیجه گیری ۱۳۹
-۱-۱-۵ مقدمه ۱۳۹
-۲-۱-۵ دستاوردها و نتایج کلی این تحقیق ۱۴۰
-۲-۵ پیشنهادها ۱۴۳
پیوست ها ۱۴۵
منابع ۱۶۷

نمایش کامل متن