برنامه‌ريزي الگوي كشت بهينه كشاورزي با لحاظ اندركنش منابع آب سطحي و زيرزميني با استفاده از تركيب مدل‌هاي SWAT و MODFLOW و الگوريتم ازدحام دسته ذرات (PSO)

در كشورهاي داراي اقليم خشك نظير ايران، منابع آب سطحي و زيرزميني به علت استفاده بيش از حد و فاقد مديريت بهم پيوسته تحت فشار و تنش‌ قرار دارد. بررسي تعاملات بين آب سطحي و زيرزميني و پيدا كردن يك استراتژي مناسب براي مديريت منابع آب، براي حفظ و پايداري اين منابع ضروري مي‌باشد. هدف مطالعه حاضر، بهينه‌سازي تخصيص منابع آب به محصولات كشاورزي در دشت اشتهارد واقع در استان البرز است كه در آن آبخوان، يك منبع مهم براي زراعت آبي مي‌باشد و به علت برداشت بيش از حد از آبخوان، افت شديد سطح آب آبخوان به مسأله بحراني در منطقه تبديل شده است. به اين منظور، با استفاده از يك رويكرد شبيه‌سازي- بهينه‌سازي تعاملات آب سطحي و زيرزميني مورد بررسي قرار گرفته كه در آن با استفاده از مدل‌هاي SWAT و  MODFLOW به ترتيب حوضه آبريز و عملكرد محصولات كشاورزي و رفتار آبخوان و سطح آب زيرزميني شبيه‌سازي شده و الگوي كشت بهينه كشاورزي در دشت با استفاده از الگوريتم PSO به دست آمده است. متغيرهاي تصميم در مسأله بهينه‌سازي، سطح زيركشت محصولات آبي و ميزان آبياري هر يك از محصولات است و تابع هدف مسأله، بيشينه‌سازي سود به دست آمده از توليدات محصولات زراعي است. محدوديت اصلي حاكم بر مسأله نيز اين است كه سطح آب زيرزميني از سطح پايداري آبخوان نبايستي پايين‌تر رود. نتايج بدست آمده نشان مي‌دهد كه در شرايط بهينه، ميزان افت سطح آب‌ زيرزميني كاهش يافته و آبخوان با بحران‌ كمتري در طول دوره بهره‌برداري مواجه شده است. براي نيل به اين هدف، در جواب بهينه بخشي از سطح زير كشت گندم زمستانه و پنبه با جوي زمستانه جايگزين شده و مقدار آبياري بهينه با كاهش %45، %7 و %10 به ترتيب براي گندم زمستانه، جوي زمستانه و پنبه باعث كاهش برداشت آب از آبخوان شده است. پس از اعمال اين تغييرات سود حاصل از عملكرد محصول گندم زمستانه و پنبه به ترتيب %35 و %13 كاهش و جو %49 افزايش يافته كه به طور كلي منجر به افزايش سود توليد محصولات آبياري به ميزان %4 شده است.