
تعداد نشریات | 13 |
تعداد شمارهها | 623 |
تعداد مقالات | 6,501 |
تعداد مشاهده مقاله | 8,628,345 |
تعداد دریافت فایل اصل مقاله | 8,223,282 |
بهینهسازی چندهدفه ی الگوی کشت با تأکید بر منافع اقتصادی و تأمین امنیت زنجیرهی غذایی (مطالعه موردی: گنبد کاووس-سدگلستان) | ||
مجله پژوهشهای حفاظت آب و خاک | ||
دوره 30، شماره 2، تیر 1402، صفحه 119-139 اصل مقاله (1.09 M) | ||
نوع مقاله: مقاله کامل علمی پژوهشی | ||
شناسه دیجیتال (DOI): 10.22069/jwsc.2023.21203.3637 | ||
نویسندگان | ||
شاهین امین1؛ موسی حسام* 2؛ آزاده جباری3؛ محمد عبدالحسینی4 | ||
1دانشجوی دکتری آبیاری و زهکشی، گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه علوم منابع طبیعی و کشاورزی گرگان، گرگان، ایران. | ||
2نویسنده مسئول، دانشیار گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه علوم منابع طبیعی و کشاورزی گرگان، گرگان، ایران. | ||
3مدرس گروه مهندسی عمران و نقشهبرداری، دانشکده فنی و مهندسی، واحد یادگار امام خمینی (ره) شهر ری، دانشگاه آزاد اسلامی، تهران، ایران. | ||
4دانشیار گروه علوم و مهندسی آب، دانشگاه علوم منابع طبیعی و کشاورزی گرگان، گرگان، ایران. | ||
چکیده | ||
سابقه و هدف: یکی از عوامل اصلی توسعه اقتصادی و اجتماعی هر کشوری، ذخایر و پتانسیلهای آبی است. شناخت همهجانبه و جامع منابع آب پیشنیاز بهرهبرداری بهینه و پایدار از این منابع محسوب میشود. در کشور ایران به علت کمبود بارندگی در اکثر حوضههای آبریز و محدود بودن منابع آب، برنامهریزی مدون بهمنظور شناخت امکانات و محدودیتهای منابع آب باهدف بهرهبرداری بهینه بسیار ضروری و اجتنابناپذیر است. امروزه یکی از راهکارهای اساسی جهت مدیریت منابع آب در بخش کشاورزی، انتخاب الگوی کشت مناسب و تعیین استراتژیهای تخصیص بهینهی آب کشاورزی است که در شرایط محدود بودن منابع آب و فراوانی اراضی قابلکشت، هدف میبایست افزایش کارایی مصرف آب، استفادهی بهینه از منابع آب محدود و حصول بیشترین سود اقتصادی باشد. مواد و روشها: این پژوهش بر روی الگوی کشت منطقه گنبدکاووس استان گلستان؛ شبکه آبیاری سد گلستان برای کشت محصولات پاییزه (چهار محصول عمده گندم، کلزا، جو و تریتیکاله) در سالهای زراعی 1396-1397 الی 1399-1400 انجام شد. بهینهسازی چندهدفه با اهداف افزایش سود خالص اقتصادی و کاهش آب مصرفی با روش الگوریتم ژنتیک نامغلوب (NSGA- II) انجام شد. ابتدا با روش بهینهسازی دوهدفه و در نظر گرفتن حداقل مقادیر الگوی کشت با گامهای محاسباتی مختلف حداکثر سود خالص و همچنین میزان آب ذخیره شده محاسبه شد.در مرحله بعد با روش بهینهسازی تکهدفه سود خالص حاصل از آب ذخیره شده بهینهسازی شد. در نهایت از طریق تجمیع مقادیر سود خالص اقتصادی دوهدفه و تکهدفه بهترین گام محاسباتی انتخاب شد. یافتهها: نتایج نشان داد که مقادیر گام محاسباتی برای هر سال یکسان نیست و مقادیر حداکثرسود خالص حاصل از رعایت حداقل مقدار مجاز الگوی کشت و آب ذخیره شده ( بهینهسازی دوهدفه) و مقادیر حداکثرسود خالص حاصل از بهینهسازی آب ذخیره شده در مرحله قبل ( بهینهسازی تکهدفه) با گامهای محاسباتی مختلف با سود هر سال محاسباتی در نظر گرفته شد. نتایج حاصل از حداکثر سود خالص و آب ذخیره شده براساس مقدار مجاز حداقل الگوی کشت، بهینهسازی دوهدفه(سود خالص ماکزیمم و آب ذخیره شده ماکزیمم) و نتایج حاصل از بهینهسازی تکهدفه مقادیر آب ذخیره شده تجمیع شد. با توجه به تجمیع سود خالص از بهینهسازی گامهای محاسباتی دوهدفه و تکهدفه بهترین سود خالص اقتصادی به دست آمد.. همچنین با وجود کمتر شدن سطح زیرکشت و آب تخصیصی در سالهای زراعی 1398-1399 و 1399-1400 مشاهده میشود سود خالص نسبت به سالهای قبل افزایش یافته است. در سال 1400-1399 با توجه به این که آب کمتری نسبت به سالهای قبل تخصیص داده شده و سطح زیرکشت الگوی کشت بهینه به مقدار ناچیز از سطح زیرکشت سال هدف کمتر شد (85/83 هکتار) بالاترین سود خالص با اختلاف 138 درصد افزایش سود بدست آمد، که این مسئله به دلیل میزان افزایش قیمت محصولات نسبت به هزینهها میباشد که افزایش درآمد بیش از افزایش هزینهها بود. نتیجه گیری: نتایج تحقیق حاضر نشان داد برای حصول سود اقتصادی بیشتر با مدیریت مصرف آب تخصیصی بهینه استفاده از روشهای بهینهسازی چند هدفه نسبت به روشهای تکهدفه عملکرد بهتری دارد. همچنین در نظر گرفتن گامهای محاسباتی توسط مسئولان و تشکلهای آببران برای مدیریت ذخیره آب تخصیصی و دستیابی به حداکثر سود خالص اقتصادی باعث افزایش اشتغال، مهاجرت معکوس و دستیابی به سطح رفاه اجتماعی بالاتر خواهد شد. با توجه به رعایت حداقل کشت استراتژیک گندم و افزایش کشتهای دانه روغنی کلزا و علوفهای گیاه تریتیکاله مدل حاضر از لحاظ تأمین امنیت زنجیرهی غذایی و دیدگاه پدافند غیر عامل عملکرد بهینه و مناسب دارد. | ||
کلیدواژهها | ||
آب مصرفی؛ سود خالص؛ الگوریتم ژنتیک نامغلوب؛ کشت استراتژیک | ||
مراجع | ||
1.Karamouz, M., Szidarovszky, F., & Zahraie, B. (2003). Water resources systems analysis. CRC press.
2.Nouri, H., Stokvis, B., Galindo, A., Blatchford, M., & Hoekstra, A. Y. (2019). Water scarcity alleviation through water footprint reduction in agriculture: the effect of soil mulching and drip irrigation. Science of the total environment, 653, 241-252. 3.Zhang, H., Singh, V. P., Wang, B., & Yu, Y. (2016). CEREF: A hybrid data-driven model for forecasting annual streamflow from a socio-hydrological system. Journal of hydrology, 540, 246-256.
4.Li, M., Guo, P., Singh, V. P., & Yang, G. (2016). An uncertainty-based framework for agricultural water-land resources allocation and risk evaluation. Agricultural water management, 177, 10-23.
5.Ren, C., Li, Z., & Zhang, H. (2019). Integrated multi-objective stochastic fuzzy programming and AHP method for agricultural water and land optimization allocation under multiple uncertainties. Journal of cleaner production, 210, 12-24.
6.Chang, J., Guo, A., Wang, Y., Ha, Y., Zhang, R., Xue, L., & Tu, Z. (2019). Reservoir operations to mitigate drought effects with a hedging policy triggered by the drought prevention limiting water level. Water Resources Research, 55 (2), 904-922.
7.Asadpoor, H., Khalilian, S., & Peikani, Gh. (2005). Theory and application of linear- idealistic fuzzy planning model in optimizing cultivation pattern, serial of agricultural economics and development, special edition of productivity and efficiency, 13, 307-338. [In Persian]
8.Sepaskhah, A. R., & Ghahraman, B. (2004). The effects of irrigation efficiency and uniformity coefficient on relative yield and profit for deficit irrigation. Biosystems engineering, 87 (4), 495-507.
9.Rafiei, V., Shurian, M., & Attari, J. (2016). Planning the optimal cultivation pattern of agricultural products using the combination of SWAT simulation model and harmony search optimization algorithm. J. of Iran's water resources research, 13 (3), 73-88. [In Persian]
10.Khasheie-Siuki, A., Ghahreman, B., & Kucheckzadeh, M. (2013). Application of agricultural water allocation and management using PSO optimization technique (case study: Neishabour plain). Soil and Water Journal, 27 (2), 292-303. [In Persian]
11.Rao, S. S. (1984). Optimization Theory and Application", Second edition, John Wiley and Sons: 1247 p.
12.Mirzaee, S., Shahabi Far, M., & Sharifan, H. (2017). Determining the Optimum Cropping Pattern in Golestan Dam Irrigation and Drainage Network using Genetic Algorithm. Irrigation Sciences and Engineering, 40 (3), 181-190. doi: 10.22055/jise.2017.13261. [In Persian]
13.Godarzi, A. (2009). Optimization of water absorption cycle and solar bromide lithium using genetic algorithm. [In Persian]
14.Li, J., Song, J., Li, M., Shang, S., Mao, X., Yang, J., & Adeloye, A. J. [2018]. Optimization of irrigation scheduling for spring wheat based on simulation-optimization model under uncertainty. Agricultural water management,208, 245-260.
15.Kiafar, H., Sadradaldini, S. A. A., Nazimi, A. H., & Sani Khani, H. [2010]. Optimal allocation of water in Sufi Chai irrigation and drainage network in East Azerbaijan province using genetic algorithm. J. of Irrigation and water engineering scientific research quarterly. 2 (5), 52-62. [In Persian]
16.Avaz Yar, M., Ahmadpour Borazjani, M., & Zyaei, S. (2018). Determine optimal crop pattern with an emphasis on increasing the irrigation efficiency in lands of Mollasadra Dam in Fars province. Water Resources Engineering, 11 (36), 21-32. [In Persian]
17.Asaadi Mehrabani, M., Banihabib, M. E., & Roozbahany, A. [2018]. Fuzzy linear programming model for the optimization of cropping pattern in Zarrinehroud basin. Iran-Water Resources Research, 14 (1), 13-24. [In Persian]
18.Y, I., M, O., & E, M. (2016). Applying Genetic Algorithms in Determining Optimal Cropping Pattern in Different Weather Conditions in Qazvin Plain. Journal of Water Research in Agriculture, 30 (3), 317-331. [In Persian]
19.Abdi Rokni, K., Hosseini-Yekani, S. A., Abedi, S., & Kashiri Kolaei, F. (2021). Application of Genetic Algorithm in Determination of Optimal Land use Pattern Corresponding with Sustainable Agriculture: A Case Study of Sari Goharbaran. Agricultural Economics Research, 13 (3), 85-96. [In Persian]
20.Jahantigh, H. (2022). Optimization of Agricultural Cropping Pattern in order to Water Use Management in Gorgan. Irrigation and Water Engineering,12 (3), 369-385. [In Persian]
21.Gauri Pande, N., & Umamahesh, V. (2022). Optimal Cropping Pattern and Water Allocation Using Ga under Deficit Irrigation Conditions. Research Square. https://doi.org/ 10.21203/ rs.3. rs-1873146/v1.
22.Nath, K., Jain, R., Arora, A., Shekhar Roy, H., & Marwaha, S. (2022). Multi-objective optimal crop plan for optimum groundwater utilization considering profit maximization: A case study. Research Square. https://doi.org/10. 21203/rs.3.rs-1194487/v1.
23.Saghafian, B., Farazjoo, H., Sepehry, A., & Najafinejad, A. (2006). Effects of land use change on floods in Golestan dam drainage basin. Iran-Water Resources Research, 2 (1), 18-28.[In Persian]
24.Daechini, F., Vafakhah, M., Moosavi, V., & Zabihi Silabi, M. (2021). Estimation of Environmental Flow Indicators in the Downstream of Golestan and Voshmgir Dams. Iranian Journal of Ecohydrology, 8 (3), 677-690. [In Persian]
25.Rezaee, Z., Dourandish, A., & Nobahar, A. (2012). Determination of Cultivation pattern Under Three strategies of economic, social, environmental with application of genetic algorithms:(Case Study of Mashhad). In Biennial Conference of Agricultural Economics (pp. 1607-1615). [In Persian].
26.Doust, Y. (2016). Optimizing the cultivation pattern and agricultural water allocation of Qazvin plain using cuckoo algorithm and genetics. Master's thesis. University of Zabol. [In Persian]
27.Taj Aldini, R. (2013). Modeling and optimal allocation of water resources using genetic algorithm and interval uncertainty conditions (case study: Bandar Abbas city). Master's thesis. Kerman Shahid Bahonar University.[In Persian] | ||
آمار تعداد مشاهده مقاله: 313 تعداد دریافت فایل اصل مقاله: 190 |