توسعه يك مدل شبيه سازي- بهينه سازي براي طراحي بهينه آبياري كرتي با استفاده از الگوريتم SA

Development of a Simulation-Optimization Model for Optimal Design of Basin Irrigation using SA Algorithm

آبياري كرتي يكي از روش هاي آبياري سطحي است كه براي آبياري بسياري از محصولات كشاورزي مورد استفاده قرار مي گيرد. در اين مقاله مدلEDOBASIN به منظور ارزيابي، طراحي و بهينه سازي عملكرد آبياري كرتي معرفي شده است. در اين مدل راندمان هاي مورد نظر به صورت تركيبي خطي در يك تابع هدف درنظر گرفته مي شوند و براساس متغيرهاي تصميم گيري كه شامل دبي ورودي، طول و عرض كرت و محدوديت هايي كه براي آنها وجود دارد، طراحي بهينه انجام مي شود. اين مدل يك مدل شبيه سازي- بهينه سازي است كه در آن از معادله موازنه حجم براي شبيه سازي هيدروديناميك و از روش SA براي بهينه سازي استفاده مي شود. ويژگي اين مدل نسبت به مدل هاي قبلي طراحي از طريق بهينه سازي همزمان راندمان ها با گزينه هاي مختلف وزن دهي مي باشد. مقايسه زمان پيشروي جبهه آب در مدل مورد نظر با مدل شناخته شده SIRMOD حاكي از دقت مدل در مرحله ارزيابي است. همچنين بهبود راندمان ها و تابع هدف در طراحي بهينه بيانگر قابليت وكارايي مدل ارائه شده در مرحله بهينه سازي است به طوري كه استفاده از مدل براي داده هاي يك كرت آزمايشي، توانست راندمان كاربرد و نسبت نفوذ عمقي را 20 % ارتقاء داده و راندمان هاي نياز آبي و يكنواختي توزيع را در حد 100 % نگهدارد.

Basin irrigation is one of the conventional surface irrigation methods used to irrigate many crops all over the world. EDOBASIN, a new mathematical model for evaluation, design and optimal operation of basin irrigation has been introduced in this paper. In this model the linear combination of desired efficiencies are considered in an objective function, and based on decision variables that include discharge, length and width of basin and also restrictions of parameters, the optimal design is performed. This model is a simulation-optimization model in which the volume balance equations are used for hydrodynamic simulation and SA method are used for optimization steps. Optimization capabilities with various decision options and allowing weights to the indicators are good characteristics of this model. Comparison of advance time in this model with the well-known model SIRMOD for a real condition showed a good accuracy in the evaluation phase. In addition, the significant improvement of efficiencies after optimizing them simultaneously indicate that the model is an efficient tool for optimal design and use of this model for a data plot of an experimental field could enhance the efficiency of deep percolation ratio and application efficiency to 20% and keep constant the level of 100% for the efficiencies of water requirement and distribution uniformity.