بهینه سازی الگوی کشت در راستای مدیریت منابع آب های زیرزمینی با استفاده از الگوریتم های DE و PSO

پایش های میدانی بیانگر کاهش تراز آبخوان های دشت سیلاخور در سال های اخیر هستند که این موضوع لزوم بهره برداری بهینه از منابع محدود آب های زیرزمینی را می رساند. در همین راستا باتوجه‌به سهم عمده کشاورزی در مصرف آب، بهینه سازی الگوی کشت از مهم‌ترین عوامل مدیریت منابع آب و مقابله با کم آبی محسوب می شود. در این پژوهش عملکرد توابع جریمه مختلف به‌منظور تعیین الگوی کشت بهینه در دو الگوریتم تکامل تفاضلی و ازدحام ذرات بررسی شده است. در این راستا در گام نخست بارندگی سال های زراعی 1400-1399، 1401-1400 و 1402-1401 در دشت سیلاخور با استفاده از برنامه ریزی ژنتیکی و مدل میانگین متحرک خود هم‌بسته یکپارچه فصلی پیش بینی شده و باتوجه‌به تغذیه ناشی از بارندگی و میزان برداشت در سال های گذشته، برای هرسال زراعی 100 سناریو برداشت تعیین شد. سپس الگوی کشت بهینه متناسب با هر سناریو برداشت با بهره گیری از برنامه‌ریزی خطی به دست آمد. حداکثرسازی درآمد کشاورزان به عنوان تابع هدف، و آب و زمین در دسترس به عنوان محدودیت های برنامه ریزی خطی در نظر گرفته شدند. در گام دوم عملکرد توابع جریمه مختلف در دو الگوریتم تکامل تفاضلی و ازدحام ذرات برای رسیدن به پاسخ های حاصل از برنامه‌ریزی خطی مورد بررسی قرار گرفت. طبق نتایج این بررسی به طور میانگین الگوریتم ازدحام ذرات در %84 سناریوها سریع‌تر به الگوی کشت بهینه می رسد. همچنین اعمال تابع جریمه پویای طبقه بندی شده تعداد تکرارهای الگوریتم تکامل تفاضلی را %11 و الگوریتم ازدحام ذرات را %3 نسبت به استفاده از جریمه ساکن کاهش می دهد. در مجموع می توان دریافت که با میزان برداشت فعلی، در صورت پیروی از الگوی کشت بهینه پیشنهاد شده برای چهار محصول عمده زراعی دشت سیلاخور، یعنی گندم، جو، شلتوک و ذرت علوفه ای، درآمد کشاورزان منطقه %18 افزایش می یابد. همچنین به‌کارگیری تابع جریمه پویای طبقه بندی شده در الگوریتم ازدحام ذرات به منظور بهینه سازی الگوی کشت پیشنهاد می شود.