تخصیص آب در شبکه‌های آبیاری به‌کمک سیستم پشتیبانی تصمیم‌گیری مبتنی بر سیستم اطلاعات مکانی (GIS) و الگوریتم ازدحام ذرات (PSO) (نمونة موردی: اراضی کشاورزی قورتان)

محمدی ورزنه, ناصر; وفایی نژاد, علیرضا

doi:10.22059/ije.2015.55127

تخصیص آب در شبکه‌های آبیاری به‌کمک سیستم پشتیبانی تصمیم‌گیری مبتنی بر سیستم اطلاعات مکانی (GIS) و الگوریتم ازدحام ذرات (PSO) (نمونة موردی: اراضی کشاورزی قورتان)

نوع مقاله : پژوهشی

نویسندگان

ناصر محمدی ورزنه ¹

علیرضا وفایی نژاد ²

¹ کارشناس ارشد سنجش از دور و سیستم اطلاعات جغرافیایی

² استادیار، دانشکدة مهندسی آب و محیط زیست، پردیس فنی مهندسی (شهید عباسپور) دانشگاه شهید بهشتی

10.22059/ije.2015.55127

چکیده

محدودیت منابع آب در کرة زمین، آب را به کالای اقتصادی باارزشی بدل کرده است. بخش کشاورزی که براساس تحقیقات، بیشترین هدررفت آب را دارد، باید مدیریت شود. ازاین‌رو بهتر است روش‌ها و مدل‌های مختلف برنامهریزی همچون مدل سیستم پشتیبانی تصمیمگیری، در ملازمت با قابلیتها و تواناییهای سیستم اطلاعات مکانی (GIS)‌ به‌منظور مدیریت منابع آب، به‌کار گرفته شود. کاربرد همزمان و ترکیبی این دو سیستم، سبب مدیریت منسجم و تصمیمگیری درست در امور تخصیص و توزیع آب خواهد شد. محققان در تحقیقات پیشین درصدد بررسی و مدیریت تخصیص آب به‌صورت آماری و توصیفی بوده‌اند. ازاین‌رو در این تحقیق، با استفاده از سیستم پشتیبانی تصمیم‌گیری به‌همراه قابلیتهای GIS، راهکار تخصیص درست و استفادة صحیح و بهینه از آب اراضی کشاورزی بر مبنای مکان‌مند بودن معرفی شده است. بدین منظور، با استفاده از روش الگوریتم ازدحام ذرات (PSO)، فرایند برنامة زمانی کشت به‌صورت اولیه در شبکه‌های آبیاری بهینه‌ شده و سپس داده‌های توصیفی در محیط GIS مدلسازی شده و به‌تبع آن مراحل اجرای الگوریتم بهینهسازی مکانی و تخصیص آب به‌صورت خودکار ارائه شده است. نتایج این تحقیق پس از بهینه‌سازی تخصیص آب در اراضی مورد مطالعه، نشان می‌دهد که مقدار کمبود و همچنین هدررفت آب در حالت تخصیص بهینه در مقایسه با تخصیص سنتی و غیربهینه تا حد چشمگیری کاهش داشته است.

کلیدواژه‌ها

سیستم اطلاعات مکانی (GIS)

سیستم پشتیبانی تصمیم‌گیری (DSS)

تخصیص آب

الگوریتم ازدحام ذرات (PSO)

نجفی، معصومه؛ عظیمی، وحید؛ شایان‌نژاد، محمد، 1393، ارزیابی دقت رو‌ش‌های هوشمند و آنالیز حساسیت تبخیر – تعرق گیاه مرحع به پارامترهای هواشناسی در دو اقلیم مختلف، مجلة اکوهیدرولوژی، شمارة 1: 17-24
منعم، محمدجواد؛ نوری، محمدعلی، 1389، کاربرد الگوریتم بهینه‌سازی PSO در توزیع و تحویل بهینة آب در شبکه‌های آبیاری، مجلة آبیاری و زهکشی ایران، دورة 4، شمارة 1: 73-82.
علیزاده، امین؛ کمالی، غلامعلی؛ کشاورز، عباس؛ وظیفه‌دوست، مجید، 1387، نیاز آبی گیاهان در ایران، انتشارات دانشگاه امام رضا (ع)، چاپ اول
منعم، محمدجواد؛ نجفی، محمدرضا؛ خوش‌نواز، صائب، 1386، برنامه‌ریزی بهینة تحویل آب در کانال‌های آبیاری با استفاده از الگوریتم ژنتیک. مجلة تحقیقات منابع آب ایران، دورة 3، شمارة 1: 11-1.
رنگزن،کاظم؛ مرادزاده، محسن، 1387، کاربرد سنجش از دور در بهبود مدیریت و مصرف بهینة کشاورزی در شبکة آبیاری گتوند. همایش ژئوماتیک، تهران، ایران
صباخ‌زاده، هادی، 1381، طراحی و ساخت نمونة مهندسی و صنفی سیستم اندازه‌گیری جریان‌های حجمی در کانال‌های روباز سازه‌های استاندارد و غیراستاندارد هیدرولیکی و زهکشی لوله‌های نیمه‌پر و کانال‌های انتقال فاضلاب با استفاده از پدیدة آکوستیک تاپلر به‌صورت اتوماتیک، سمینار آب و برق خوزستان، اهواز، ایران
علیزاده، امین، 1391، اصول هیدرولوژی کاربردی، انتشارات دانشگاه امام رضا (ع)، چاپ 34.
یقینی، مسعود؛ اخوان کاظم‌زاده، محمدرحیم، 1390، الگوریتم‌های بهینه‌سازی فراابتکاری، انتشارات واحد صنعتی امیرکبیر، چاپ اول
مالچفسکی، یاچک، 1385. سامانه اطلاعات جغرافیایی و تحلیل تصمیم چند معیاری. ترجمه اکبر پرهیزکار و عطا غفاری گیلانده، تهران، نشر سمت.

Yingchun, Ge, XinLi, Chunlin Huang, Zhuotong Nan,2013, A Decision Support System for irrigation water allocation along the middle reaches of the Heihe River Basin, Northwest China, Environmental Modelling & Software, vol 47, pp.182-192
White, C. Davina, Lewis, M. Megan,2011, A new approach to monitoring spatial distribution and dynamics of wetlands and associated flows of Australian Great Artesian Basin springs using QuickBird satellite imagery, Journal of Hydrology, vol 408, pp.140–152

Poli, R,2008, Analysis of the publications on the applications of particle swarm optimization, Journal of Artificial Evolution and Applications , pp.1–10
Fortes, P.S, 2005,GISAREG-A GIS based irrigation scheduling simulation model to support improved water use .Agricultural Water Management, vol 77, pp. 159–179