fa طراحی بهینه آبیاری جویچه‌ای: تلفیق مدل هیدرودینامیک و بهینه‌سازی فراابتکاری عمومی Ggeneral پژوهشي Research <div style="text-align: justify;"><span style="font-size:11pt"><span style="line-height:normal"><span style="direction:rtl"><span style="unicode-bidi:embed"><span sans-serif="" style="font-family:Calibri,"><span b="" lang="FA" lotus="" style="font-family:"><span style="background-color:#ffffff;">مدل‌های ریاضی ابزار مناسبی برای طراحی آبیاری سطحی هستند. مدل EDOSIM به‌عنوان یک مدل شبیه‌سازی - بهینه‌سازی آبیاری سطحی، از شبیه‌سازی با مدل بیلان حجمی و بهینه‌سازی فراابتکاری بهره‌ می‌برد. در این مطالعه با هدف بهبود شبیه‌سازی فاز پیشروی در مدل EDOSIM، مدل ‌هیدرودینامیک کامل جایگزین مدل بیلان حجمی برای طراحی آبیاری جویچه‌ای شد و منجر به توسعه مدل EDOSIM-HD شد. بدین‌منظور معادلات سنت - ونانت با استفاده از شمای ضمنی تفاضل محدود پرایزمن، گسسته و به مجموعه‌ای از معادلات غیرخطی در قالب دستگاه معادلات تبدیل شدند. دستگاه معادلات حاصل با استفاده از روش نیوتن - رافسون، خطی و با استفاده از روش ماتریس اسپارس حل شد. نتایج حاصل با نرم‌افزار SIRMOD به‌منظور اعتبارسنجی شبیه‌سازی مقایسه شد. با استفاده از حل‌گر particleswarm جعبه‌ابزار بهینه‌سازی نرم‌افزار MATLAB، متغیر تصمیم دبی ورودی به‌منظور بهینه‌سازی تابع هدف هیدرولیکی متشکل از راندمان، کفایت و یکنواختی مورد استفاده قرار گرفت. نتایج در مزرعه مطالعاتی نشان داد در شبیه‌سازی اولیه با دبی ورودی 1/4 لیتر در ثانیه، زمان‌های مهم آبیاری، حجم نفوذ، شاخص‌های عملکرد، نیمرخ‌ها و آبنمودها، هدررفت عمقی حدود 50 درصدی آب را نشان دادند. همچنین نتایج مدل EDOSIM-HD نسبت به مدل EDOSIM به مدل هیدرودینامیک نرم‌افزار SIRMOD نزدیک‌تر بود. با بهینه‌سازی و افزایش دبی بهینه (1/8 لیتر در ثانیه) نسبت به دبی اولیه، کاهش زمان‌های پیشروی، قطع جریان، تخلیه و پسروی و عدم تغییر زمان مورد نیاز نفوذ رخ داد. کاهش حجم نفوذ نیز به‌واسطه اعمال دبی بیشتر در زمان کمتر صورت گرفت. تمامی شاخص‌های عملکرد نیز به وضع بهینه خود نزدیک‌تر شدند؛ به جز نسبت رواناب پایاب (TWR) که افزایش اندک 11 درصدی آن (به خاطر دبی بیشتر)، نسبت به کاهش شدید 22 درصدی نسبت نفوذ عمقی (DPR) و افزایش 10 درصدی راندمان کاربرد (Ea) قابل اغماض بود. در مجموع با توجه به شاخص‌های عملکرد حاصله در اعتبارسنجی با SIRMOD، شبیه‌سازی مدل EDOSIM-HD در فاز پیشروی طراحی آبیاری جویچه‌ای، بهتر از مدل EDOSIM بود.</span></span></span></span></span></span></span></div> <div style="text-align: justify;"><span style="font-size:11pt"><span style="line-height:normal"><span sans-serif="" style="font-family:Calibri,"><span style="font-size:10.0pt"><span new="" roman="" style="font-family:" times=""><span style="color:black"><span style="background-color:#ffffff;">Mathematical models are a suitable tool for surface irrigation design. The EDOSIM model, as a surface irrigation simulation-optimization model, utilizes simulation with the volume balance model and meta-heuristic optimization. In this study, with the aim of improving the simulation of the advanced phase in the EDOSIM model, the Full Hydrodynamic model was replaced by the Volume Balance model for furrow irrigation design, leading to the development of the EDOSIM-HD model. The Saint-Venant equations were discretized using the implicit Preissmann&rsquo;s finite difference scheme and transformed into a set of nonlinear equations in the form of a system of equations. The resulting system of equations was linearized using the Newton-Raphson method and solved using the Sparse matrix method. The results were compared with the SIRMOD software to validate the simulation. Using the particleswarm solver of the MATLAB software optimization toolbox, the inflow rate as a decision variable was used to optimize the hydraulic objective function consisting of efficiency, adequacy, and uniformity. The results in the experimental field showed that in the initial simulation with an inflow rate of 1.4 lps, important irrigation times, infiltration volume, performance indicators, profiles, and hydrographs showed a deep percolation loss of about 50 percent of water. Also, the results of the EDOSIM-HD model were closer to the Hydrodynamic model of the SIRMOD software than the EDOSIM model. By optimizing and increasing the optimal flow rate (1.8 lps) compared to the initial inflow rate, the advance, cut-off, depletion, and recession times were reduced, and the required infiltration time remained unchanged. The reduction in infiltration volume was also achieved by applying higher inflow rates in less time. All performance indicators also moved closer to their optimal state. Except for Tail Water Ration (TWR), which showed a slight increase of 11 percent (due to higher inflow rate), was negligible compared to the sharp 22% reduction in Depth Percolation Ratio (DPR), and 10% increase in Application Efficiency (Ea). Totally, according to the performance indicators obtained in the validation with the SIRMOD, the simulation of the EDOSIM-HD model was better than in the EDOSIM model in the advanced phase of furrow irrigation design</span></span></span></span></span></span></span></div> آبیاری سطحی, مدل شبیه‌سازی - بهینه‌سازی, راندمان کاربرد, یکنواختی توزیع, زمان پیشروی Surface irrigation, Simulation-optimization model, Application efficiency, Distribution uniformity, Advance time. 103 187 http://jstnar.iut.ac.ir/browse.php?a_code=A-10-2745-6&slc_lang=fa&sid=1 Amir Mahdi Bayat امیرمهدی بیات a.bayat@ag.iut.ac.ir 000319475328460040180 000319475328460040180 No Department of Water Engineering, College of Agriculture, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran. گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران. Mohammad Shayannejad محمد شایان نژاد shayannejad@iut.ac.ir 000319475328460040181 000319475328460040181 No Department of Water Engineering, College of Agriculture, Isfahan University of Technology, Isfahan, Iran. گروه مهندسی آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه صنعتی اصفهان، اصفهان، ایران. Mahmood Akbari محمود اکبری m-akbarii@araku.ac.ir 000319475328460040182 000319475328460040182 Yes Department of Water Science and Engineering, Faculty of Agriculture and Environment, Arak University, Arak, Iran. گروه علوم و مهندسی آب، دانشکده کشاورزی و محیط زیست، دانشگاه اراک، اراک، ایران.