بهینه سازی الگوی کشت محصول های زراعی راهکاری عملیاتی در جهت بهره برداری بهینه و کارآمد از آب های سطحی و زیرزمینی و حفظ معیشت کشاورزان و امنیت غذایی کشور به شمار می آید. با توجه به این که هدف های یاد شده در تضاد با یکدیگر هستند، در تحقیق حاضر با استفاده از قابلیت مسئله کوله پشتی باینری در قالب الگوریتم جامعه مورچگان و با هدف افزایش سود ناخالص و کاهش آب مصرفی کشاورزان به تعیین الگوی کشت بهینه در منطقه شهداد پرداخته شد. داده های مورد نیاز از طریق توزیع پرسشنامه بین 106 نفر از کشاورزان منطقه گردآوری شد. نتایج نشان داد که تغییر الگوی کشت از محصول های گندم آبی، جو آبی، سیر و یونجه با سطح زیرکشت 408، 509، 617 و 1124 هکتار به سمت الگوی کشت بهینه، شامل محصول های گندم آبی، جو آبی، سیر و یونجه با سطح زیرکشت 588، 421، 998 و 651 هکتار، سود ناخالص کشاورزان را بیش از 282 درصد، افزایش و مصرف آب را نیز به میزان 5 درصد، کاهش می دهد.

بهره برداری بهینه از مخازن سدها از جمله مسایل مهم در علوم مهندسی آب است که روش های بهینه سازی متعددی به منظور حل آن به کار گرفته شده است. امروزه کارشناسان مهندسی آب به استفاده از الگوریتم های فراکاوشی به منظور حل این مساله گرایش پیدا کرده اند. یکی از این الگوریتم ها، الگوریتم بهینه سازی جامعه مورچگان است که بر مبنای شبیه سازی رفتار جستجوی غذا در جامعه مورچگان ارائه شده است. در این تحقیق قابلیت های چهار الگوریتم مختلف از الگوریتم های بهینه سازی جامعه مورچگان به نام های الگوریتم پایه سیستم مورچگان، الگوریتم سیستم مورچگان نخبه، الگوریتم سیستم مورچگان ترتیبی و الگوریتم سیستم مورچگان بیشینه-کمینه به منظور حل دو مساله تک هدفه بهره برداری از مخزن سد دز به منظور تامین آب مورد نیاز (بهره برداری ساده) و بهره برداری برقابی از مخزن سد دز مورد بررسی قرار گرفته است. نتایج این مطالعه نشان می دهد که الگوریتم بهینه سازی جامعه مورچگان، الگوریتمی مناسب در حل مسایل بهره برداری از مخازن سدها می باشد. هم چنین، از میان الگوریتم های مورد مطالعه، الگوریتم سیستم مورچگان بیشینه - کمینه به منظور حل مسایل مورد نظر مناسب تر عمل نموده است.

در این تحقیق با به کارگیری الگوریتم بهینه سازی جامعه مورچگان، روشی ابتکاری بر مبنای قضاوت مهندسی برای حل مساله طراحی جامع بهینه تصفیه خانه و شبکه جمع آوری فاضلاب خانگی ارائه شد. طراحی جامع بهینه شامل یافتن جانمایی بهینه تصفیه خانه و شبکه و ابعاد بهینه شبکه جمع آوری فاضلاب خانگی است. طراحی جامع تصفیه خانه و شبکه جمع آوری فاضلاب خانگی کاری پرهزینه است و بنابراین طراحی بهینه و کم هزینه آن نیازمند مدل سازی مساله در قالب یک مساله بهینه سازی است. مساله طراحی جامع بهینه تصفیه خانه و شبکه جمع آوری فاضلاب یک مساله پیچیده غیر خطی مختلط اعداد صحیح است که حل آن با روش های مرسوم امکان پذیر نیست. در این تحقیق با استفاده از الگوریتم بهینه سازی جامعه مورچگان و ارائه روشی ابتکاری، مساله نمونه ای حل و نتایج با نتایج حاصل از به کارگیری الگوریتم ژنتیک مقایسه شد. نتایج نشان داد که روش پیشنهادی، روشی مناسب در حل مساله طراحی جامع بهینه تصفیه خانه و شبکه جمع آوری فاضلاب خانگی است.

لطفا برای مشاهده چکیده به متن کامل (PDF) مراجعه فرمایید.

تحویل و توزیع نامناسب آب در کانال ها، موجب نارضایتی کشاورزان، عدم رعایت عدالت در توزیع و افزایش تلفات بهره برداری خواهد شد. بنابراین برنامه ریزی توزیع و تحویل بهینه آب وضعیت عملکرد شبکه را به طور قابل ملاحظه ای افزایش خواهد داد. با گسترش رایانه و روش های حل ریاضی این امکان فراهم شده است تا با توسعه مدل های شبیه سازی و بهینه سازی، بهره برداری بهینه از شبکه های آبیاری تعیین گردد. در این پژوهش، از روش بهینه سازی الگوریتم جامعه مورچگان به منظور تهیه برنامه بهینه توزیع آب در کانال BP14 شبکه آبیاری فومنات واقع در غرب استان گیلان استفاده شده است. این کانال به طول 6852 متر و با مقطع ذوزنقه و متوسط ظرفیت 2.5 مترمکعب بر ثانیه و سطح زیر پوشش 2100 هکتار می باشد. برنامه تحویل و توزیع بهینه این کانال در دو حالت تک هدفی شامل کاهش ظرفیت کانال و دوهدفی شامل کاهش ظرفیت کانال و زمان توزیع به دست آمد. مقایسه نتایج پژوهش حاضر با نتایج حاصل از الگوریتم ژنتیک نشان داد که الگوریتم جامعه مورچگان نسبت به الگوریتم ژنتیک در حالت تک هدفی، ظرفیت کانال را 90 لیتر بر ثانیه کمتر و زمان تکمیل برنامه آبیاری را 10 ساعت بیشتر بدست آورده است. همچنین تعداد تنظیمات دریچه سراب و کمبود آب تحویلی به ترتیب یک و 0.04 درصد کمتر از الگوریتم ژنتیک به دست آمد. در حالت دو هدفی الگوریتم جامعه مورچگان نسبت به الگوریتم ژنتیک ظرفیت کانال را 105 لیتر بر ثانیه کمتر و زمان تکمیل برنامه آبیاری 41 ساعت بیشتر تعیین نموده است.

از مسایل مهم بهینه سازی در زمینه مدیریت منابع آب، مساله بهره برداری بهینه از مخازن سدها می باشد. در این خصوص روش ها و الگوریتم های مختلفی بکار گرفته شده است. با توجه به پیچیدگی های روش های بهینه سازی معمول، بکارگیری الگوریتمهای فراکاوشی مورد توجه قرار گرفته است. یکی از مهمترین این الگوریتم ها، الگوریتم جامعه مورچگان می باشد. در این تحقیق برای حل مساله بهره برداری بهینه از مخزن سد چند منظوره علویان واقع در حوضه صوفی چای مراغه، داده های 21 سال (بارندگی، دبی متوسط، نیاز شهری، نیاز آبیاری و رهاسازی سد) مورد بررسی قرار گرفت. در این الگوریتم به منظور بهبود همگرایی مدل، فرآیند ارتقا فرامان انجام شد. بررسی نشان می دهد که سرریز از سد در مواقعی از سال اتفاق می افتد که ورودی مخزن بیشتر بوده و کل نیاز آبیاری تامین شده است. با توجه به گسسته بودن داده های ورودی به مخزن، مدل مجبور به انتخاب مقادیر ناپیوسته بوده و باعث شده تا مقادیر خروجی بهینه جهت تامین نیاز آبیاری در برخی موارد با مقدار نیاز کشاورزی اختلاف داشته و سرریز یا ذخیره سازی در مخزن انجام گیرد. این حالت نیز با کم کردن فواصل گسسته سازی قابل کاهش می باشد.

با توجه به محدودیت منابع آب و رقابتی که بخش های مختلف در مصرف آب با بخش کشاورزی دارند، مدیریت شبکه های آبیاری ضروری به نظر می رسد. از اساسی ترین موضوع ها برای افزایش بهره وری مصرف آب در کانال های آبیاری، توزیع بهینه آب می باشد. در این پژوهش از روش بهینه سازی جامعه مورچگان به منظور بهینه سازی توزیع آب استفاده شده است. بر این اساس برنامه توزیع آب در سه گزینه متفاوت در کانال اصلی (MC) شبکه آبیاری البرز تهیه شد. در گزینه اول تابع هدف کاهش دبی مورد نیاز شبکه می باشد. گزینه دوم شامل حداقل سازی دبی مورد نیاز شبکه، اختلاف حجم آب مورد نیاز و حجم آب تحویلی و تعداد تنظیمات دریچه سراب است. گزینه سوم مانند گزینه دوم می باشد با این تفاوت که به جای تعداد تنظیمات دریچه سراب، زمان مازاد قرار می گیرد. در هر سه گزینه، مدل حداکثر دبی مورد نیاز شبکه را کمتر از ظرفیت کنونی کانال MC به دست آورد. دبی مورد نیاز شبکه در گزینه های اول، دوم و سوم به ترتیب 17.44، 18.01 و 17.55 مترمکعب بر ثانیه به دست آمد. اختلاف نتایج محاسباتی و ظرفیت موجود در گزینه های اول، دوم و سوم به ترتیب 5.79، 5.21 و 5.7 مترمکعب بر ثانیه می باشد.