مدل بهینه سازی بهره برداری تلفیقی از پساب و آب های زیرزمینی شبکه آبیاری ورامین
شناسه ملی مقاله: null
منتشر شده در شرکت مدیریت منابع آب ایران در سال 1397
مریم یوسفی
جابر سلطانی
محمدابراهیم بنی حبیب
عباس روزبهانی
الیاس سلطانی
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.