بهینه سازی تخصیص منابع آب به مصارف کشاورزی با استفاده از الگوریتم تحلیل پوششی داده های فازی(fdea) و الگوریتم ژنتیکnsga-ii

چکیده محدودیت منابع آب در دسترس و مصرف حدود ?? % از منابع آب موجود در بخش کشاورزی برای آبیاری، افزایش جمعیت و نیاز آنها به مواد غذایی بیشتر، آب را به عنوان یک کالای اقتصادی با ارزش و کمیاب مطرح نموده است. به همین دلیل مدیریت بهینه مصرف آب در چند دهه گذشته موضوع بحث بسیاری از محافل تخصصی شده است. هدف از این تحقیق ارائه راهکاری برای بهینه سازی مصرف آب در بخش کشاورزی دشت ورامین از طریق اعمال میزان کارایی آب در محصولات کشاورزی می باشد. به طوری که محصولات با کارایی بالای آب، با در نظر گرفتن سود و ریسک متناسب سهم بیشتری از ترکیب کشت منطقه خواهند داشت. جهت نیل به اهداف بالا از روشهای تعیین کارایی محصولات از جمله روش تحلیل پوششی داده های فازی(fdea ) استفاده گردید. علاوه بر روش تحلیل پوششی داده های فازی(fdea)، از الگوریتم ژنتیک nsga-ii نیز استفاده شد تا نتایج دو روش باهم مقایسه گردد. نتایج حاصل از خروجی مدل fdea نشان داد که محصول ذرت علوفه ای با مقدار کارایی 1.54 رتبه نخست را از نظر بهره وری آب، میزان ریسک و سود حاصله برای کشاورز دارد. محصول هندوانه نیز با مقدار کارایی 0.46 در رتبه آخر قرار گرفت. با توجه به مصرف بالای آب برای تولید یک واحد محصول هندوانه به نسبت سایر محصولات و همچنین بالا بودن میزان ریسک کشت همراه با سود نسبتا پایین کشت هندوانه ناکارا تشخیص داده شد. با پیاده سازی مدل بهینه سازی خطی در نرم افزار lingo 11، دو سناریو مورد بررسی قرار گرفت. سناریوی اول شامل کمینه کردن مقدار مصرف آب در منطقه همراه با کاهش ریسک است بطوری که مقدار سود حاصله از حالت فعلی کمتر نباشد. سناریوی دوم شامل حداکثر سازی مقدار سود کل منطقه با شرایط مصرف آب و ریسک کنونی می باشد. در سناریوی اول نتایج بدست آمده حاکی از بهینه سازی مصرف آب تا 22 درصد حالت فعلی می باشد، یعنی با 78 درصد مقدار آب مصرفی که در حال حاضر در منطقه صرف تولید محصولات می گردد، می توان همان مقدار سود را با کشت محصولات حاصل از بهینه سازی بدست آورد، مقدار ریسک نیز برابر با حالت فعلی می باشد. در سناریوی دوم نیز نتایج نشان داد که می توان با مقدار آب موجود که سالانه صرف کشت محصولات می گردد تا 24 درصد مقدار سود کل را افزایش داد در حالی که مقدار ریسک افزایش نیابد. بهینه سازی مصرف آب از طریق الگوریتم ژنتیک nsga-ii نیز با نتایج قابل توجهی همراه بود، به طوری که در مصرف آب 23.5 درصد صرفه جویی و مقدار ریسک 20 درصد کاهش یافت. در پایان نیز بهینه سازی تخصیص مکانی ترکیب کشت نهایی توسط روش mola انجام گردید. مقایسه نتایج حاصل از دو روش نشان داد که الگوریتم ژنتیک توانسته عملکرد بهتری نسبت به روش تحلیل پوششی داده های فازی داشته باشد. مدل ارائه شده توانایی خوبی در یافتن جواب های چندگانه بهینه با دامنه گسترده ای از مقادیر برای توابع هدف را دارد. زیرا بر طبق این مطالعه علاوه بر بهینه سازی مصرف آب، موجب کاهش میزان ریسک کشت محصولات نیز شده است. همچنین محاسبات نشان داد که مقدار سود کل نیز افزایش یافته است. از طرف دیگر روش تحلیل پوششی داده های فازی دارای برنامه نویسی ساده بوده و سریعتر به جواب می رسد. امکان تحلیل حساسیت نتایج خروجی نیز وجود دارد. کلمات کلیدی: بهینه سازی، کارایی، fdea، الگوریتم ژنتیک nsga-ii،lingo11، mola،دشت ورامین