مدل تخصيص بهينه آب و زمين به محصولات زراعي در شرايط قطعي و تصادفي

Model of optimal allocation of water and land to agricultural crops in deterministic and stochastic conditions

براي مواجهه با شرايط مختلف آبي، مدلي جهت تعيين سطح آبياري و سطح زير كشت بهينه براي محصولات عمده و رايج زراعي اراضي شبكه آبياري و زهكشي مغان در پاياب سد ارس، توسعه داده شد. در اين مدل در شرايط تصادفي، با در نظر گرفتن عدم قطعيت‌هاي‌ مربوط به تامين آب مورد نياز، متغيرهاي تصميم (سطح زير كشت و سطوح آبياري بهينه در گامهاي زماني معين) با استفاده از روش برنامه‌ريزي پوياي تصادفي(SDP) بدست آمدند. تابع برگشتي، اميد رياضي حداكثر سود حاصل از كاشت محصولات زراعي در نظر گرفته شد. همچنين در شرايط قطعي، مدل با در نظر گرفتن 4 سناريو اجرا شد. نتايج حاكي از برتري الگوي كشت و سطوح آبياري بهينه (حتي در شرايط كم‌آبي) از نظر تمامي شاخص‌هاي مورد بررسي نسبت به كشت رايج (حتي بدون محدوديت آب) در منطقه مورد نظراست. كمترين مقدار براي شاخص آب مورد نياز در هكتار مربوط به سناريوي 2 (كاشت محصولات با نياز آبي كم در شرايط آبياري تحت فشار) مي‌باشد كه معادل 5368/14 مترمكعب است. اين شاخص در سناريوهاي 1، 3 و 4 به ترتيب 9079/78، 13496/25 و 9211/73 و در الگوي كشت رايج در منطقه 10900 مترمكعب بدست آمده است. بيشترين مقدار شاخص سود در واحد سطح (هكتار) مربوط به سناريوي 2 معادل 102ميليون ريال است. شاخص مذكور براي سناريوهاي 1، 3 و4 به ترتيب 96/5، 73 و 89/5 ميليون ريال مي‌باشد.

To deal with different water conditions, a model was developed to determine the optimal irrigation level and the optimal cropping area for major agricultural crops in lands of Moghan irrigation and drainage network in downstream of Aras Dam. In this model, in the stochastic conditions, with considering the uncertainty of required water supply, decision variables (optimal irrigation levels and optimal planting area in certain time steps) are obtained using stochastic dynamic programming (SDP) method. Expected value of the maximum profit from planting crops is considered as the return function. Also in deterministic conditions, the model was run by considering 4 scenarios. The results show the superiority of cropping pattern and optimal irrigation levels (even in water deficiency conditions) in terms of all studied factors compared to the common cropping pattern (even without water deficiency) in the region. Minimum value for factor of the required water per hectare is related to scenario 2 (cropping of low water requirement crops with pressurized irrigation in deterministic conditions) which is equal to 5368.14 m3. This factor in scenarios 1, 3 and 4 is 9079.78; 13496.25and 9211.73 m3 respectively and in the common cropping pattern in the region is 10900m3. Maximum value for factor of profit per hectare is related to scenario 2, equal to 102 million Rials. The mentioned factor for scenarios 1, 3 and 4 are 96.5, 73 and 89.5 million Rials, respectively.