تعيين الگوي كشت بهينه براي جلوگيري از افت آب زيرزميني با الگوريتم PSO

Determination of optimal crop pattern to prevent the water table drawdown using PSO algorithm

دشت نيشابور دراستان خراسان رضوي با شرايط اقليمي خشك و نيمه‌خشك و با تكيه بر منابع آبي زيرزميني يكي از قطب‌هاي مهم توليدات زراعي كشور محسوب مي‌شود. در اين پژوهش با مدل بيلان آب زيرزميني معادلات لازم براي تخمين نوسانات سطح آب تعيين شد. در ادامه به‌دليل زياد بودن متغيرهاي تابع هدف در بهينه‌سازي مصرف آب، با روش‌هاي فراكاوشي و هوشمند PSO كه نياز به محاسبات كمتر و كارآيي بيشتر نسبت به ديگر روش‌ها دارند الگو و تراكم كشت بهينه محصولات زراعي منطقه مطالعاتي تعيين شد. نتايج مدل بر مبناي يك سال نرمال نشان داد كه براي به حداقل رساندن افت سطح آب، در صورت وقوع بارش برابر ميانگين بارش سالانه منطقه، كشاورزان فقط مجاز به برداشت 359 ميليون مترمكعب از آبخوان دشت نيشابور در طول سال هستند كه با اين حجم آب بايد 59706 هكتار از اراضي دشت را فارياب كرد كه 48789 هكتار كمتر از وضع موجود است. به طوري كه 48802 هكتار از ارضي تحت كشت محصولات را كاهش داد و فقط 183 هكتار به اراضي گوجه‌فرنگي افزود.

Nayshabour aquifer in Khorasan Razavi with arid and semi-arid climate, have an important role in agricultural production by using groundwater resources. In this study, the required equations for estimating water table variations are obtained using the groundwater balance model. Since there are too many variables in the objective function of water consumption, in this study, PSO optimization algorithm (Particle Swarm Optimization), a Meta heuristic method which requires less computation and is more efficient, was used to determine the optimized crop pattern and intensification. Model results based on a normal year (2008) showed that in order to minimize the drawdown in the water table, with rainfall equal to average annual rainfall of the region, farmers only permitted to exploit 359 million cubic meters from the Nishabour aquifer that this water volume can irrigate only 59 706 hectares that it is 48,789 hectares less than the current status. So that 48802 hectares of cropping land reduced and only 183 hectares of land were added for planting tomatoes.