16263

1678 دكتري

دكتري

علوم و مهندسي آب (آبياري و زهكشي)

اصفهان : دانشگاه صنعتي اصفهان

1399

سيزده، 108ص. : مصور، جدول، نمودار

منوچهر حيدرپور

حميدرضا صفوي

سعيد اسلاميان، سعيد سلطاني كوپايي، رسول ميرعباسي نجف آبادي

مطالعه موردي : شبكه ‌آبياري قزوين

1399/11/08

كتابنامه

مهندسي كشاورزي

مهندسي كشاورزي

1399/11/11

2666933

چكيده مصرف تلفيقي منابع آبهاي سطحي و زيرزميني در شبكههاي آبياري نقش ارزنده اي در مديريت و برنامهريزي منابع آبي با اهداف صرفه جويي در مصارف آب زيرزميني و افزايش شاخص بهرهوري آب دارد در سالهاي اخير مدلهاي بهم پيوسته شبيهساز بهينهساز به عنوان يكي از راهحلهاي موفق در حل مسائل بهرهبرداري تلفيقي شناخته شدهاند در اين مقاله از الگوريتم فراابتكاري جستجوي گرانشي جهت توسعه مدل بهينهساز و از مدل شبيهساز شبكه عصبي جهت برآورد افت سطح آب زيرزميني استفاده شد محدوده مورد مطالعه غرب شبكه آبياري دشت قزوين در كشور ايران بود در اين راستا ابتدا شاخص خشكسالي دوره آماري بر مبناي بارش متوسط محدوده و از طريق روشهاي SPI و SIAP تعيين و سه سال آبي خشك نرمال وتر در اين دوره مشخص شد سپس بر مبناي تحليل دادههاي پيزومترهاي محدوده موردمطالعه اين محدوده به دو منطقه كم افت يا منطقه يك افت متوسط تجمعي ساالنه كمتر از 2 2 متر و منطقه پرافت يا منطقه دو افت متوسط تجمعي ساالنه بيشتر از 2 2 متر تقسيم شد الگوهاي كشت منتخب شامل الگوي كشت موجود و دو الگوي كشت ديگر بر مبناي الگوي كشت پيشنهادي جهادكشاورزي به مديريت شبكه انتخاب شد از تركيب سه سال شاخص اقليمي با اين سه الگوي كشت در هر منطقه 9 سناريو و در كل 81 سناريو معين شد نيازآبي خالص ماهانه محصوالت هر منطقه در هر سال از طريق محاسبه تبخير و تعرق ماهانه گياهان از روش فائوپنمن مانتيث اصالح شده و با استفاده از نرم افزاركراپ وات برآورد شد در ادامه مدل شبيه ساز هر منطقه با استفاده از شبكهعصبي مصنوعي ساخته شد اين مدل داراي 71 سري داده ورودي شامل اطالعات هواشناسي هيدرولوژيكي و برداشت منابع آبي و 5 نرون در اليه مخفي و يك سري داده خروجي شامل تغييرات سطح آب زيرزميني بوده و به صورت 1 5 71 تعريف شد مدل بهينهساز از طريق روش الگوريتم جستجوي گرانشي براي هر سناريو در محيط متلب برنامه نويسي شد متغيرها شامل سطوح زيركشت برداشتهاي ماهانه منابع آب سطحي و برداشتهاي ماهانه منابع آب زيرزميني تعريف شدند در نهايت اين دو مدل به يكديگر متصل شدند مدل بهينهساز از روش الگوريتم جستجوي گرانشي در محيط متلب برنامه نويسي شد متغيرهاي مدل بهينهساز شامل سطوح زيركشت برداشتهاي ماهانه منابع آب سطحي و برداشتهاي منابع آب زيرزميني تعريف شدند در نهايت دو مدل شبيه ساز شبكه عصبي و مدل بهينه ساز به يكديگر متصل شدند هدف اصلي مدل تركيبي رسيدن به حداكثر سود خالص اقتصادي با محدوديت مقدارمجاز افت سطح آب زيرزميني از طريق كم آبياري و اصالح الگوي كشت تعيين شد طبق نتايج حاصله بر مبناي سود خالص اقتصادي و شاخص بهرهوري آب در كليه سناريوهاي مدل به غير از سناريوهاي سال نرمال در منطقه يك برترين تركيب كشت به ترتيب الگوي كشت دوم الگوي كشت اول و سپس موجود ميباشند در سناريوهاي سال نرمال در منطقه يك الگوي كشت اول دوم و موجود به ترتيب سود خالص اقتصادي و شاخص بهرهوري آب بيشتري دارند دركليه سناريوها از لحاظ شرايط اقليمي به ترتيب سال تر نرمال و خشك بيشترين سودخالص اقتصادي را دارند درصد تأمين نياز كل آبي در سناريوهاي منطقه يك بين 87 تا 39 درصد و در سناريوهاي منطقه دوم بين 67 تا 79 درصد برآورد شد از لحاظ كفايت تأمين نيازآبي در ماههاي مختلف بيشترين تنش ماهانه در ماههاي اسفند تا خرداد اتفاق ميافتد بيشترين سطوح كشت مربوط به سناريوهاي الگوي كشت اول در هر دو منطقه بود كمترين سطوح كشت در سناريوهاي سالهاي خشك اتفاق افتاد همچنين نتايج نشان داد كه مدلهاي شبيهساز بهينهساز قادربه كاهش افت آب زيرزميني از 77 0 متر تا 48 1 متر در سناريوهاي منطقه يك و از 82 1 مترتا 79 1 متر درمنطقه دو ميباشند عالوه براين با جايگزيني دوالگويكشت جديد بجاي الگويكشت موجود سودخالص اقتصادي از 5 53 تا 7 35 درصد در منطقه يك و از2 72 تا 7 95 درصد در منطقه دو و شاخص بهرهوري آب يا سودخالص در ازا واحد مصرفي آب از 9 81 تا 2 23 درصد در منطقه يك و از0 9 تا 6 25 درصد در منطقه دو افزايش مييابد كلمات كليدي الگوريتم جستجوي گرانشي شبكهعصبي مصنوعي بهينهسازي الگوي كشت كمآبياري مصرف تلفيقي 1

Conjunctive Management of Surface Water and Groundwater Resources Using Gravitational Search Algorithm GSA Case study Qazvin irrigation network Ahmad Mehrabi a mehrabi@ag iut ac ir Jan 1 2021 Department of Water Engineering Isfahan University of Technology Isfahan 84156 83111 1stSuprvisor Manoucher Heidarpour heidar@cc iut ac ir Professor of Hydraulic Engineering Department of Water Engineering College of Agriculture IsfahanUniversity of TechnologyAbstract Conjunctive use of surface and groundwater resources in irrigation networks has avaluable role in the management and planning of water resources with the aim of savinggroundwater consumption and increasing the water productivity index In recent years linked simulation optimization models have been recognized as one of the successfulsolutions to conjunctive use problems In this research the gravitational search meta heuristic algorithm was used to develop the optimization model and the neural networksimulation model was used to estimate the groundwater drawdown The west of IrrigationNetwork of Qazvin WINQ plain in Iran is adopted as the study area The whole area isestimated to cover 35 000 ha of which net irrigated area is 23 000 ha consisting of 8200ha of fallow and 14 800 ha of cultivated area Investigating the drought indexes calculatedin the forms of the Standardized Index of Annual Precipitation SIAP and StandaradIndex Precipitation SPI method over a long term 2001 2018 time period in the studyarea the water year 2009 2010 was considered as the indicator of a wet year Moreover the water year 2007 2008 was identified as the indicator of a dry year and the water year2008 2009 was recognized as the indicator of a normal year According to the 5 yeariso drop map depicted for the whole study area two zones are selected as the zoneshaving unique characteristics to be focused on in the simulation optimization modelcalculations These two zones are mainly characterized as follows Zone 1 Area withlower groundwater drawdown annual average cumulative drawdown to be less than 2 2m included in the northwestern part of the network Zone 2 Area with higher groundwater drawdown annual average cumulative drawdownto be greater than 2 2 m included in the southwestern part of the network

منوچهر حيدرپور

حميدرضا صفوي

سعيد اسلاميان، سعيد سلطاني كوپايي، رسول ميرعباسي نجف آبادي