برنامه ریزی الگوی کشت بهینه کشاورزی با لحاظ اندرکنش منابع آب سطحی و زیرزمینی با استفاده از ترکیب مدل های SWAT و MODFLOW و الگوریتم ازدحام دسته ذرات (PSO)

در کشورهای دارای اقلیم خشک نظیر ایران، منابع آب سطحی و زیرزمینی به علت استفاده بیش از حد و فاقد مدیریت بهم پیوسته تحت فشار و تنش قرار دارد. بررسی تعاملات بین آب سطحی و زیرزمینی و پیدا کردن یک استراتژی مناسب برای مدیریت منابع آب، برای حفظ و پایداری این منابع ضروری می باشد. هدف مطالعه حاضر، بهینه سازی تخصیص منابع آب به محصولات کشاورزی در دشت اشتهارد واقع در استان البرز است که در آن آبخوان، یک منبع مهم برای زراعت آبی می باشد و به علت برداشت بیش از حد از آبخوان، افت شدید سطح آب آبخوان به مساله بحرانی در منطقه تبدیل شده است. به این منظور، با استفاده از یک رویکرد شبیه سازی- بهینه سازی تعاملات آب سطحی و زیرزمینی مورد بررسی قرار گرفته که در آن با استفاده از مدل های SWAT و  MODFLOW به ترتیب حوضه آبریز و عملکرد محصولات کشاورزی و رفتار آبخوان و سطح آب زیرزمینی شبیه سازی شده و الگوی کشت بهینه کشاورزی در دشت با استفاده از الگوریتم PSO به دست آمده است. متغیرهای تصمیم در مساله بهینه سازی، سطح زیرکشت محصولات آبی و میزان آبیاری هر یک از محصولات است و تابع هدف مساله، بیشینه سازی سود به دست آمده از تولیدات محصولات زراعی است. محدودیت اصلی حاکم بر مساله نیز این است که سطح آب زیرزمینی از سطح پایداری آبخوان نبایستی پایین تر رود. نتایج بدست آمده نشان می دهد که در شرایط بهینه، میزان افت سطح آب زیرزمینی کاهش یافته و آبخوان با بحران کمتری در طول دوره بهره برداری مواجه شده است. برای نیل به این هدف، در جواب بهینه بخشی از سطح زیر کشت گندم زمستانه و پنبه با جوی زمستانه جایگزین شده و مقدار آبیاری بهینه با کاهش %45، %7 و %10 به ترتیب برای گندم زمستانه، جوی زمستانه و پنبه باعث کاهش برداشت آب از آبخوان شده است. پس از اعمال این تغییرات سود حاصل از عملکرد محصول گندم زمستانه و پنبه به ترتیب %35 و %13 کاهش و جو %49 افزایش یافته که به طور کلی منجر به افزایش سود تولید محصولات آبیاری به میزان %4 شده است.