-
شماره ركورد
26622
-
پديد آورنده
زهرا مرزبان قره خانلو
-
عنوان
برنامه ريزي آبياري مبتني بررويكرد شبيه سازي- جذب داده- بهينه سازي
-
مقطع تحصيلي
كارشناسي ارشد
-
رشته تحصيلي
مهندسي و مديريت منابع آب
-
سال تحصيل
98-99
-
تاريخ دفاع
1399/04/30
-
استاد راهنما
حسين عليزاده
-
دانشكده
مهندسي عمران
-
چكيده
تخصيص آب كشاورزي بر اساس پيشبيني و برآورد عوامل مختلف اقليمي، زراعي و اقتصادي صورت ميگيرد. اين در حاليست كه پيشبيني و برآورد عوامل مذكور به دلايل مختلف داراي عدم قطعيت ميباشد. هدف تحقيق حاضر ارائه يك مدل برنامهريزي آبياري با در نظر گرفتن عوامل غير قطعي اقليمي (بارش، تبخيرتعرق و رطوبت خاك)، زراعي (پتانسيل توليد محصول) و اقتصادي (قيمت فروش محصول) و همچنين تفكيك بين ريشههاي پنج گانه عدم قطعيت اقليمي شامل خطاي شرايط اوليه، دادههاي ورودي و پارامترها (تخلخل خاك، عمق ريشه و رطوبت خاك متناظر بسته شدن روزنههاي برگ) و ساختار مدل (شبيهسازي رطوبت خاك) و مشاهدات (رطوبت خاك) است. در اين راستا يك رويكرد نوين به صورت تلفيق يكپارچه شبيهساز ي-جذب داده-بهينهسازي ارائه ميگردد كه ميتواند در يك چارچوب برخط به صورت توامان امكان تشخيص سيستم (واسنجي-اعتبارسنجي) و تصميمات بهينه مديريت زمين (سطح زير كشت) و آب (آستانه اقدام آبياري) را فراهم سازد. شبيهسازي شامل ديناميك رطوبت خاك، برآورد توليد واقعي محصول و ارزيابي منافع خالص اقتصادي است. براي جذب داده از فيلتر آنسامبل كالمن (EnKF)، جذب مشاهدات مصنوعي رطوبت خاك و تخمين دوگان متغير حالت-پارامترها استفاده ميشود. همچنين بهينهسازي مبتني بر الگوريتم بهينهسازي ازدحام ذرات (PSO) و با در نظر گرفتن تابع هدف بيشينهسازي سود خالص حاصل از كشاورزي آبي انجام ميگردد. در اين تحقيق از آزمايشهاي مصنوعي براي ارزيابي كارايي رويكرد پيشنهادي در دو مرحله استفاده ميشود. در مرحله اول صرفاً ارزيابي توانايي تخمين صحيح متغير حالت و پارامترهاي مدل با در نظر گرفتن عدم قطعيت ريشههاي پنج گانه اقليمي مورد نظر است. در مرحله دوم توانايي رويكرد پيشنهادي در تخمين متغير حالت-پارامتر و همچنين دستيابي به مقادير بهينه متغير تصميم- تابع هدف تحت شرايط عدم قطعيت اقليمي، زراعي و اقتصادي مورد نظر است. يافتهها نشان ميدهد با تغير سطح قابليت اطمينان هدف در عرضه آبياري و عملكرد محصول اختلاف بين مقدار تابع هدف و مقدار درست آن كمتر از 5 درصد ميباشد و براي تصميم گيرنده بي طرف در ريسك اين اختلاف ناچيز است. در حالي كه با افزايش محافظه كاري تصميم گيرنده و تغيير پارامتر زراعي-اقتصادي 7 تا 10 درصد اختلاف بين نتايج بوجود ميآيد. شايان ذكر است در تمامي حالات تشخيص سيستم به درستي صورت گرفته است.
همچنين نشان داده شد اگر تصميم گيرنده بيطرف در ريسك باشد و يا سطح قابليت هدف در تامين حداكثر آب در دسترس تا 30 درصد كاهش يابد، مساحت بهينه منطقه آبياري تا 76 درصد افزايش و مقدار رطوبت آستانه آبياري تا 18 درصد كاهش مييابد
-
تاريخ ورود اطلاعات
1401/03/23
-
عنوان به انگليسي
Irrigation scheduling based on hybrid simulation-data assimilation-optimization approach
-
تاريخ بهره برداري
1/1/1900 12:00:00 AM
-
دانشجوي وارد كننده اطلاعات
زهرا مرزبان قره خانلو
-
چكيده به لاتين
Agricultural water allocation is dependent on forecasting and estimating various hydrological, agricultural, and economic factors. However, the prediction of those factors is uncertain, so this research is aimed to provide an irrigation scheduling model taking into account uncertain hydrological (rainfall, evapotranspiration, and soil moisture) parameters. Additionally, this inquiry can distinguish between five roots of hydrological uncertainty including initial condition, input data, parameters (soil porosity, effective root zone, relative soil moisture level under which the plant’s stomata begin to close), model structure (soil moisture simulation module), and observation (soil moisture). A novel integrated simulation-data assimilation approach is presented that could identify the system (calibration-validation) dynamically. Soil moisture dynamics are calculated through the simulation part, and assimilation of the (artificial) observation is performed by using Dual state–parameter estimation using the ensemble Kalman filter. The combination of simulation and data assimilation shows the capability of this model to estimate parameters and state variables correctly under different conditions. This research indicates the effects of ensemble sampling size, irrigation technologies, and time step interval of the data assimilation on the model. The optimization is also based on the particle swarm optimization (PSO) algorithm and taking into account the goal of maximizing the net profit from irrigated agriculture. In this research, artificial experiments are used to evaluate the proposed performance in two stages. The first step is simply to evaluate the correct performance estimates and model models taking into account the uncertainty of the five hydrological roots. In the second stage, the proposed plan in estimating the change of state-parameter as well as achieving the optimal decision-making decision is the goal in the conditions of climatic, agronomic and economic uncertainty. The results show that with the change of the target quality in irrigation supply and crop yield, the difference between the target value and its value becomes less than 5% and for neutral recipients, this difference is negligible. However, with increasing decision-making conservatism and selective agro-economic change, there is a 7 to 10 percent difference between the results. It is worth noting that in all cases the system detection is done correctly.
It is also shown that if the decision maker is neutral or a significant amount of water supply increases by a maximum of 30%, the area to the irrigation
area increases by 76% and the average amount of irrigation decreases by 18%.
-
كليدواژه هاي فارسي
شبيهسازي رطوبت خاك , الگوريتم بهينه ساز PSO , جذب داده , فيلتر آنسامبل كالمن , تخمين دوگان , خطر پذيري تصميم گيرنده
-
كليدواژه هاي لاتين
Soil moisture simulation , Particle Swarm Optimization , Data assimilation , Ensemble Kalman filter , Dual estimation , Decision-maker risk-taking
-
Author
Zahra Marzban Gharehkhanloo
-
SuperVisor
Hosein Alizadeh
-
لينک به اين مدرک :