تدوين مدل برنامه‌ريزي غيرخطي تخصيص آب و الگوي كشت در شرايط كم‌آبياري (بررسي موردي: استان‌هاي تهران و البرز)

A nonlinear model development of water allocation and cropping pattern in deficit irrigation condition (Case study: Tehran and Alborz Provinces)

با توجه به مصرف چشم‌گير آب بخش كشاورزي در مقايسه با ساير بخش‌هاي مصرف‌كننده آب در استان‌هاي تهران و البرز، تخصيص آب و الگوي كشت محصولات غالب به همراه كم‌آبياري مي‌تواند در مديريت تقاضاي آب نقش اساسي ايفاكند. بدين منظور در اين پژوهش، بهينه‌سازي با دو زيرمدل انجام شد كه سطح اول، تخصيص درون‌فصلي محصولات و سطح دوم، تخصيص تلفيقي آب و الگوي كشت محصولات در شرايط سال كم‌آبي است. براي تدوين زيرمدل اول، با درنظر گرفتن سطوح مختلف كم‌آبياري، مقادير سود خالص تعيين شد و بدين ترتيب رابطه بين سود خالص و آب مصرفي به دست آمد. به‌دليل رابطه غيرخطي آب‌مصرفي و سود خالص و درنتيجه غيرخطي بودن تابع هدف، از روش برنامه‌ريزي غيرخطي (NLP) استفاده شد. با درنظر گرفتن سناريوهاي مختلف در ميزان آب دردسترس، مقادير بهينه سطح زيركشت و آب اختصاص يافته به هر يك از محصولات تعيين شدند. نتايج حاصل از بهينه‌سازي نشان داد كه با تغيير در سطح زيركشت و استفاده از روش كم‌آبياري، در بهينه‌ترين حالت، مي‌توان سود اقتصادي بخش كشاورزي استان تهران و البرز را 36 درصد در مقايسه با شرايط فعلي بهبود بخشيد.

Considering the high water use by agriculture in comparing to the other sectors of Tehran and Alborz Provinces, optimization of cropping pattern and water allocation in deficit irrigation condition can play an important role in water demand management. For this purpose, in the present study, the optimization is performed on the two levels (by two sub-models). The first level was the allocation of intra-seasonal and second level was the integrated optimization of irrigation water allocation and cropping pattern in a dry year condition by second sub-model. The amount of net benefit estimated with regard to the different deficit irrigation and then a benefit function were developed for each crop. In this study, the non-linear programming (NLP) was used due to existing non-linear relationship between net benefit and irrigation water and thus the non-linear objective function is applied. Considering the various scenarios in the amount of available water, optimal cropping pattern and water allocation of individual crops determined. The results of the model indicate that the net benefit of agriculture is improved %36 in Tehran and Alborz Provinces by changing in cropping pattern and using deficit irrigation.