عنوان پایان‌نامه
مدل توزیع بهینه آب در شبکه‌های آبیاری در شرایط مختلف کمبود آب (مطالعه موردی: شبکه آبیاری شهید چمران اهواز)
- رشته تحصیلی
- مهندسی کشاورزی-سازه های آبی
- مقطع تحصیلی
- کارشناسی ارشد
- محل دفاع
- کتابخانه مرکزی پردیس کشاورزی و منابع طبیعی شماره ثبت: 6505;کتابخانه مرکزی -تالار اطلاع رسانی شماره ثبت: 70137
- تاریخ دفاع
- ۱۴ شهریور ۱۳۹۴
- دانشجو
- احسان حیاتی پور
- استاد راهنما
- ابراهیم امیری تکلدانی
- چکیده
- بخش کشاورزی بزرگترین مصرف کننده منابع آب در جهان می باشد. با توجه به رشد جمعیت و توسعه شهرنشینی در کشورهای مختلف، میزان مصرف آب در سایر بخش ها از جمله صنعت و شرب در حال افزایش است تقاضا برای آب بیشتر از این بخش ها، مدیران و تصمیم گیران در بخش کشاورزی را بر آن داشته که با برنامه ریزی و مدیریت، بهره وری آب با توجه به کاهش مصرف را افزایش دهند. یعنی علاوه بر اینکه مصرف آب در این بخش می بایستی کاهش یابد، میزان بهره وری نیز افزایش یابد. به منظور رسیدن به چنین هدفی، مدل های بهینه سازی برای اخذ حداکثر بازده با توجه به منابع آب محدود، توسعه یافته اند. در این تحقیق با در نظر گرفتن سناریوهای مختلف کم آبی نسبت به شرایط عادی تامین آب کشاورزی، یک مدل ترکیبی شامل مدل AquaCrop برای تعیین عملکرد محصول بر اساس آب قابل استفاده و مدل بهینه سازی غیرخطی در محیط نرم افزار Lingo11 برای توزیع آب در میان گیاهان مختلف به گونه ای که سود حاصل از عملکرد حداکثر باشد، ارائه شد. اراضی در نظر گرفته شده در این مطالعه بخشی از اراضی طرح آبیاری و زهکشی چمران در استان خوزستان بوده و چهار گیاه گندم، جو، ذرت و گوجه فرنگی انتخاب شدند. با توجه به دسترسی به داده های مزرعه برای حالت عادی بهره برداری، مدل AquaCrop کالیبره شده و بر اساس سناریوهای مختلف کم آبی، تابع عملکرد گیاهان انتخابی تعیین شد. سناریوهای کم آبی در نظر گرفته شده به ترتیب بدون کاهش آب، 10، 20، 25، 30، 40، و 50 درصد بوده و سیاست توزیع آب به گونه ای بود که با توجه به حساسیت متفاوت گیاهان در مراحل مختلف رشد به تنش آبی، کم ترین تنش به گیاه وارد شود. با اجرای مدل برای سناریوهای کم آبی پیش بینی شده و مقایسه نتایج حاصله با نتایج بدست آمده در شرایط عادی و نیز حالت های عدم استفاده از مدل بهینه ساز مشخص شد که برای گیاهان انتخابی در مزرعه مورد نظر، اعمال کم آبی در صورت کاربرد مدل بهینه ساز موجب افزایش شاخص بهره وری به میزان حداکثر 34 درصد گردید. نتایج همچنین نشان می دهند که در هر کدام از سناریوهای کم آبی شاخص بهره وری همواره بیش از شرایط عدم استفاده از مدل بهینه ساز و توزیع یکسان کم آبی بر کلیه محصولات در طول فصل رشد آنها بوده است. واژه های کلیدی: بهینه سازی غیرخطی، مدل AquaCrop ، کم آبیاری، تابع عملکرد گیاهی، تنش آبی.
- Abstract
- Abstract: Scarcity of fresh water is accounted as one of the most serious problems in many countries. Meanwhile, the demands for drinking and hygiene by the ever growing population, industry, and agriculture, are all competing with each other deteriorating the problem. As water consumption by agricultural sector is widely criticized as a wasteful user of water, attempts are increasing to find sustainable methods to increase crop water productivity by allocated optimal water to agriculture, and hence providing more chance for a safe supply of water for drinking, hygiene, and industrial sectors. So, optimal water allocation in agricultural projects is an effective measure to overcome water scarcity under drought condition and mitigate consequent losses; e.g. reduction in crop yields. In this research by assuming a reduction in water allocation for a crop pattern including wheat, barley, maize and tomato in a selected farm at Chamran Irrigation and Drainage Project, located in Ahvaz, Iran, a combined model including AquaCrop model to determine the crop yield response to water deficit in many scenarios of deficit irrigation of 10, 20, 25, 30, 40, and 50%, along with a non- linear programming to find the optimal water allocation for the selected crops in order to minimize the impacts on crop yields, and, consequently net income we used. The AquaCrop model was calibrated using data gathered from the selected field at normal irrigation situation. The calibrated model was then used to provide crop productivity functions for the selected crops. The crop productivity functions, in turn, were used to determine crop yield at different irrigation deficit scenarios. The results of the developed model showed that, the water productivity index were increased and received to its highest value, Moreover, comparing the results from optimization model with those resulted from an equitable water reduction approach for the mentioned scenarios showed that for the selected crops at the study area, the optimization model provides upper values and increases the water productivity index up to 34 percent. Finally, in all water deficit scenarios the productivity index in optimized allocation was better than results of simulated model. So, it is concluded that the provided combined model of AquaCrop and non-linear programming can be used as a useful tool to find the optimal water allocation in various deficit situations. Key words: Non-linear optimization, AquaCrop model, Water deficit, Crop productivity function, Water stress.
