تخصیص منابع آب و شبیه‌سازی عملکرد محصولات در شبکه آبیاری و زهکشی تجن با رویکرد تلفیق دو مدل WOFOST و VENSIM

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مهندسی آب دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی ساری

2 مهندسی آب دانشگاه علوم کشاورزی ساری

3 استاد دانشگاه کشاورزی و منابع طبیعی ساری

4 استادیار گروه آمایش سرزمین و برنامه‏ریزی جغرافیایی دانشگاه تربیت مدرس

5 دانشیار مرکز مدیریت منابع آب، دانشگاه مک‏گیل کانادا.

چکیده

بکارگیری استراتژی‏های مدیریت یکپارچه منابع آب و خاک در مدل‏های سیستم پویا مستلزم در نظر گرفتن فرایندهای فیزیکی همراه با بازخوردهای اقتصادی، اجتماعی، کشاورزی و هیدرولوژیکی می‏باشد. از همین‏رو روش مطلوب برای دستیابی به بهترین حالت از هر دو دنیای مدل، تلفیق آنهاست که بتوان تبادل داده‏ها را بین مدل‏های مختلف فراهم ‏آورده و رفتار پیچیده‏ ناشی از برهم‏کنش‏های مختلف را تحت پوشش قرار ‏داد. لذا در این تحقیق به‏منظور تخصیص منابع آب و برآورد عملکرد محصولات شبکه آبیاری و زهکشی تجن، مدل سیستم پویایی VENSIM و مدل رشد گیاهی WOFOST با استفاده از رویکرد کدنویسی توسعه و مدل تلفیقی PySD-PCSE ایجاد شد. بر همین اساس ابتدا مدل‏های VENSIM و WOFOST در بازه زمانی روزانه برای سال 1394 ساخته و کالیبره شد و با توجه به فرامین کدنویسی به زبان پایتون برگردانده شد و مرحله تلفیق دو مدل انجام پذیرفت. نتایج تحقیق حاضر نشان داد که بیلان منابع آب برای تامین مصارف کشاورزی کافی نبوده و از 155 میلیون متر مکعب، تنها تقریبا 81 میلیون متر مکعب آن تامین شده است که باقی به شکل تامین نشده باقی می‏ماند،‌ به‏طوری‏که میزان کمبود سیاه‏ریشه، مرکبات، شالی، جالیز، ذرت دانه‏ای، حبوبات، دانه‏های روغنی و گندم به ترتیب 52، 25، 30، 2، 2/1، 05/0، 1 و 52/1 میلیون مترمکعب برآورد شده است که بر میزان عملکرد محصولات بسیار موثر است. همچنین با توجه به اندک بودن پتانسیل منابع آب موجود در شبکه، عملکرد محاسبه شده برای محصولاتی نظیر ذرت دانه‏ای،‌گندم و دانه‏های روغنی با عملکرد واقعی محصولات تفاوت قابل ملاحظه‏ای دارد. همچنین از آنجایی که پتانسیل منابع آب موجود شبکه آبیاری و زهکشی تجن برای تامین مصارف کشاورزی آن کافی نبوده، تامینی برای جالیز در تمام مناطق و دانه‏های روغنی، گندم، ذرت دانه‏ای و حبوبات نیز در برخی از مناطق، صورت نگرفته است. همچنین به منظور برآورد بهترین تابع عملکرد ضریب تبیین نمودارهای مختلف رسم شده مقایسه و نتایج این مقایسه نشان داد که تمامی این توابع از نوع درجه دوم و منطبق بر رابطه دورنبوس و کاسام می‏باشند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Water resource allocation and crop performance simulation in Tajan irrigation and drainage network with coupling of WOFOST and VENSIM models

نویسندگان [English]

  • S.Fateme Hashemi 1
  • Ali Shahnazari 2
  • MAhmoud Raeini 3
  • Mohammadreza shahbazbegian 4
  • jan Franklin Adamowski 5
1 sanru
2 Sanru
3 Professor, Water Engineering Department, Sari Agricultural Sciences and Natural Resources University
4 Assistant Professor Geography and Spatial Planning Department at Tarbiat Modares University, Tehran, Iran
5 Associate Professor, Centre for Water Resources Management, McGill University
چکیده [English]

Integrated water and land resource's strategies requires consideration of physical process in bio-physic model parallel to hydrological, agricultural, social and economic feedbacks in dynamics system. Coupling SD-based models of with physically- based models of environment is therefore a promising method for obtaining the best of both worlds to enable data exchange between different models which could cover the complex behavior caused by the various interactions. Therefore, in this study, in order to water resources allocation and performance estimation of Tajan irrigation and drainage scheme, VENSIM dynamics system model and WOFOST crop growth model were developed using scripting approach and PySD-PCSE coupling model. On this basis, the VENSIM and WOFOST models were first applied and calibrated in 2015, and were returned to Python according to coding instructions and the integration of the two models was performed. The results of the present study showed that the water resources balance was insufficient to supply agricultural demand, and from 155 million cubic meters, only approximately 81 million cubic meters were supplied that the deficiencies for fruits, citrus, rice, grain maize, cereal, oilseed and wheat are 52, 25, 30, 2, 1.2, 0.05, 1 and 1.52 MCM, respectively, which greatly impacts on crop yield. Also, according to the poor potential of water resources in the Tajan scheme, the calculated yield for crops such as corn, wheat and oilseeds is significantly different from the actual yield of crops. On the other hand, since the potential water resources of the Tajan irrigation and drainage scheme are insufficient to provide for agricultural demands, no supplies have been made for pulse in all areas and for oilseeds, wheat, corn and beans in some areas. Also, in order to estimate the best yield function of the coefficient of explanation of the different plotted graphs, the results of this comparison showed that all of these functions are of polynomial type and are consistent with the Dornbus-Kasam relation.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Yield Function
  • Python scripting
  • feedback
  • dynamic system model
  • crop growth model