بهینه‌سازی تخصیص و برنامه‌ریزی تحویل آب در شبکه‌های آبیاری

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانش آموخته دکتری، گروه مهندسی سازه های آبی، دانشگاه تربیت مدرس و استادیار گروه مهندسی آب دانشگاه محقق اردبیلی. اردبیل، ایران

2 دانشیار گروه مهندسی سازه‌های آبی دانشگاه تربیت مدرس، تهران، ایران

چکیده

مطالعه حاضر تخصیص و توزیع بهینه آب در بخش­های مختلف شبکه­های آبیاری یعنی در سطح واحدهای زراعی و در سطح کانال­های توزیع را مد نظر قرار می­دهد که هدف آن بیشینه کردن سودمندی شبکه است. برای این منظور سه زیرمدل برای تخصیص بهینه آب بین محصولات مختلف، توزیع بهینه آب در طی دوره رشد هر محصول و تحویل بهینه آب بین انشعابات کانال­ها تهیه و مورد استفاده قرار گرفت. مدل­های تهیه شده بر روی کانال توزیع K منشعب از کانال A از شبکه آبیاری مغان به­کار گرفته شد و با هدف بیشینه نمودن سود کل، تخصیص آب بین محصولات مختلف، توزیع آن در طول دوره رشد هر یک از آن­ها و عوامل تحویل آب برای این کانال به­صورت بهینه تعیین گردید. سه سناریوی مختلف مقدار آب، شامل شرایط نرمال، 25 و 50 درصد کمبود آب در فرآیند مدل­سازی مورد توجه قرار گرفت. نتایج به­دست آمده نشان داد که علی­رغم کاهش سود کل در سناریوهای 25 و 50 درصد کمبود آب نسبت به شرایط نرمال، بهره­وری مصرف آب به­ترتیب به­میزان 24 و 40 درصد افزایش یافته است. دبی حداکثر ورودی به کانال توزیع در سناریوی بدون کمبود آب 640 لیتر بر ثانیه و در دو سناریوی دیگر به­ترتیب 590 و 360 لیتر بر ثانیه بوده است که نشان می­دهد 8 و 44 درصد دبی کم­تری نسبت به شرایط نرمال، وارد کانال شده و بنابراین موجب کاهش تلفات نشت و تبخیر از کانال می­گردد. 

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Allocation and Water Delivery Scheduling Optimization in Irrigation Networks

نویسندگان [English]

  • Amin Kanooni 1
  • Mohammad Javad Monem 2
1 Ph. D. Graduate, Tarbiat Modares University, and Assistant. Proffesor. University of Mohaghegh Ardabili., Ardabil., Iran
2 Associate Professor, Department of Water Structure Engineering, Tarbiat Modares University., Tehran., Iran
چکیده [English]

This paper shows an optimal water allocation and delivery model at two levels of irrigation networks, namely farm level and canal level, for maximizing of the net benefit. For this purpose, three sub-models were developed to optimization of water allocation among different crops, water distribution during each crop growth stage, and water delivery scheduling between canal outlets. The model was performed on the K canal of Moghan irrigation network. With purpose of maximizing the net benefit, optimal water allocated among different crops, distribution of water during each crop growth stages, and water delivery factors at canal level were determined based on optimization procedures. Three water content scenarios were considered in the procedure: normal condition, 25 and 50 percent water deficit conditions. The results showed that the net return was reduced at 25 and 50 percent water deficit scenario, but the water productivity was increased 24% and 40% respectively for the other scenarios. The inflow to the distributary canal was 640 l/s, 590 l/s and 360 l/s in the scenarios, respectively. This indicates that the discharge of canal can be decreased in the deficit scenarios up to 8% and 44% less than normal scenario. Therefore it can reduce canal evaporation and seepage loses.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Allocation
  • Water delivery Scheduling
  • optimization
  • irrigation
منعم،م.ج و نوری،م.ع. 1389. کاربرد الگوریتم بهینه­سازی PSOدر توزیع و تحویل بهینه آب در شبکه­های آبیاری. مجله آبیاری و زهکشی ایران. 1 .4 :73-82. 
منعم،م.ج.، نجفی،م.ر و خوشنواز،ص.1386. برنامه­ریزی بهینه تحویل آب در کانال­های آبیاری با استفاده از الگوریتم ژنتیک. مجله تحقیقات منابع آب ایران.3. 1: 100-110.
Anwar,A.A and Clarke,D. 2001.Irrigation scheduling using mixed-integer linear programming.Journal of Irrigation and Drainage Engineering, ASCE.127.2: 63-69.
Brown,P.D., Cochrane,T.a and Krom,T.D. 2010. Optimal on-farm irrigation scheduling with a seasonal water limit using simulated annealing. Agricultural Water Management. 97: 892-900.
Doorenbos,J and Kassam,A.H. 1979. Yield response to water. FAO irrigation and drainage paper.No. 33. Rome. Italy.
Ghahraman,B and Sepaskhah,A.R. 2004. Linear and non-linear optimization models for allocation of a limited water supply. Irrigation and Drainage 53: 39-54.
Mathur,Y.P., Sharma,G and Pawde,A.W. 2009. Optimal operation scheduling of irrigation canals using genetic algorithm. International Journal of Recent Trends in Engineering. 1.6: 11-15.
Moghaddasi,M., Morid,S., Araghinejad,S. and Agha Alikhani,M. 2010. Assessment of irrigation water allocation based on optimization and equitable water reduction approaches to reduce agricultural drought losses: The 1999 drought in the ZayandehRud irrigation system (IRAN). Irrigation and Drainage. 59.4: 377-387.
Monem,M.J and Namdariyan,R. 2005.Application of Simulated Annealing (SA) Techniques for Optimal Water Distribution in Irrigation Canals.Irrigation and Drainage. 54: 365-373.
Nagesh Kumar,D., SrinivasaRaju,K and Ashok,B. 2006.Optimal reservoir operation for irrigation of multiple crops using genetic algorithms. Journal of Irrigation and Drainage Engineering, ASCE. 132.2: 123-129.
Nixon,J.B., Dandy,G.C and Simpson,A.R. 2001.A genetic algorithm for optimizing off-farm irrigation scheduling.Journal of Hydroinformatics. 3.1: 11-22.
Oad,R., Garcia, L., Kinzli, K.D., Patterson,D and Shafike,N. 2009. Decision support systems for efficient irrigation in the Middle Rio Grande Valley.Journal of Irrigation and Drainage Engineering, ASCE. 135.2: 177-185.
Reddy,J.M., Wilamowski,B and Sharmasarkar,F.C. 1999.Optimal scheduling of irrigation for lateral canals.ICID Journal. 48.3: 1-12.
Sunantara,J.D and Ramirez,J.A. 1997.Optimal stochastic multicrop seasonal and intraseasonal irrigation control.Journal of Water Resources Planning and Management. 123.1: 39-48.
Suryavanshi,A.R and Reddy,J.M. 1986. Optimal operation schedule of irrigation distribution systems.Agricultural Water Management. 11: 23-30:105-116.
Wardlaw,R and Bhaktikul,K. 2004.Application of genetic algorithm for irigation water asceduling.Irrigation and Drainage. 53: 397-414.
Zhi,W., Reddy,J.M and Feyan,J. 1995. Improved 0-1 programming model for optimal flow scheduling in irrigation canals.Journal of irrigation and drainage system. 9: 105-116.