بهينه‌سازي چندهدفه عملكرد آبياري نواري انتها بسته با مدل WinSRFR و الگوريتم ژنتيك (مطالعه موردي: شبكه آبياري و زهكشي رامشير)

Multiobjective Optimization of Closed-End Border Irrigation Performance Using WinSRFR and Genetic Algorithm (Case Study: Ramshir Irrigation and Drainage Network)

مشكل اصلي سامانه هاي آبياري سطحي پايين بودن راندمان آبياري است كه عمدتا از ضعف مديريتي و تخمين نادرست پارامترهاي طراحي ناشي مي شود. تلفات در آبياري سطحي شامل نفوذ عمقي و رواناب است كه يكي از راهكارهاي افزايش راندمان آبياري نواري، استفاده از حالت انتهابسته در سامانه هاي آبياري مي باشد. اين مطالعه به منظور ارزيابي اثرات متغيرهاي هندسي (شيب و طول نوار) و كنترل جريان (دبي جريان ورودي و زمان قطع جريان) بر راندمان كاربرد و يكنواختي توزيع آب در سامانه آبياري نواري انتها بسته انجام شده است. بهينه سازي طول، شيب، دبي ورودي و زمان قطع جريان به عنوان متغيرهاي تصميم الگوريتم ژنتيك چندهدفه مبتني بر رتبه بندي نامغلوب در نظر گرفته شده است. براي اين منظور سه نوار آبياري با سامانه انتها بسته در محدوده شبكه رامشير در نظر گرفته شد. الگوريتم بهينه سازي براي محاسبه توابع هدف شامل بيشينه سازي حداقل عمق آب دريافتي و كمينه سازي نفوذ عمقي در يك حلقه مدل سازي مي باشد. الگوريتم بهينه سازي براي محاسبه توابع هدف به مدل آبياري سطحيWinSRFR كه براي شبيه سازي هيدروليك جريان در نوارهاي آبياري بكار گرفته مي شود لينك شد. نتايج نشان داد بهترين تركيب دبي ورودي و زمان قطع جريان براي 75 ميلي متر عمق آب مورد نياز به ترتيب 1/9 ليتر بر ثانيه در واحد عرض نوار و 150 دقيقه است كه راندمان كاربرد و يكنواختي توزيع را به ترتيب تا 79 و 78 درصد افزايش مي دهد. به علاوه، راندمان كاربرد در آبياري نواري انتها بسته بين 30 تا 50 درصد در سناريوهاي مختلف، بيش از روش انتهاباز است.

The main problem in surface irrigation systems is the low irrigation efficiency due to poor management, inaccurate estimation of design parameters and inadequate design. Losses in surface irrigation include deep infiltration and runoff, which is one of the ways to increase the efficiency of border irrigation, using closed-end mode in irrigation systems. This research was conducted to evaluate the effects of geometrical variables (slope and length of border) and flow control (inlet flow rate and cut-off time) on application efficiency and uniformity of water distribution in closed-end border irrigation system. The length, slope, inflow rate, and cut-off time are considered as the decision-making variables for developing the multi-objective genetic algorithm based on the non-dominated sorting. For this purpose, three irrigation borders with closed-end system were considered in the Ramshir network. The optimization algorithm for calculating the objective functions involves maximizing the minimum water depth and minimizing the infiltration depth in a modeling loop. The optimization algorithm was linked to WinSRFR 4.1.3 software to calculate the objective functions. The results showed that the best combination of inflow rate and the cut-off time for 75 mm of required water depth was 1.9 lit/s/m and 150 min, respectively, which increased application efficiency and distribution uniformity to 79 and 78 percent. Furthermore, the application efficiency in the closed-end border irrigation system is higher (30% to 50%) than the open end method in different scenarios.