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

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. 

کلیدواژه ها:

آب نامتعارف ، آبشویی نیتروژن ، الگوریتم هوش جمعی ، بهینه سازی چندهدفه ، تغذیه آبخوان