ارزیابی پتانسیل توسعه آبیاری تحت فشار در دشت قزوین با روش تحلیل سلسله مراتبی و الگوریتم بهینه سازی کلونی مورچگان

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران.

2 دانشیار گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران.

3 دانش آموخته کارشناسی ارشد گروه مهندسی آبیاری و آبادانی، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی، دانشگاه تهران، کرج، ایران.

چکیده

در این تحقیق به ارزیابی پتانسیل توسعه سیستم آبیاری تحت‌فشار در شبکه آبیاری و زهکشی دشت قزوین با استفاده از فرآیند تحلیل سلسله مراتبی (AHP) پرداخته شد. ساختار سلسله مراتبی با توجه به هدف مورد مطالعه، شامل پنج بعد فنی، اقتصادی، اجتماعی-سیاسی، زیست‌محیطی و مدیریتی بود که هرکدام از بعدها دارای چند زیرمعیار هستند. تعدادی پرسشنامه توسط کارشناسان خبره تکمیل شد و بعد از تکمیل پرسشنامه‌ها، با استفاده از نرم‌افزار Expert Choice وزن معیارها و زیرمعیارها تعیین شد. در ادامه نرخ ناسازگاری برابر 0/084 به دست آمد که از مقدار (0/1) کمتر بود. بررسی وزن‏دهی نهایی هرکدام از زیرمعیارها نشان داد که اولاً بعد فنی مهم‌ترین عامل تأثیرگذار در توسعه سیستم‏های آبیاری تحت‌فشار بوده و ثانیاً زیرمعیار تأمین نیاز آبی گیاه با وزن 0/129، امکان تحویل آب با وزن 0/099 و الگوی کشت با وزن 0/088 همگی از بعد فنی از مهم‏ترین عواملی هستند که مورد توجه ویژه کارشناسان و متخصصان بوده است. به عبارتی از شش زیرمعیار برتر، پنج مورد از بعد فنی و تنها یک مورد از بعد اقتصادی بود. نتایج آنالیز حساسیت نیز وزن کلی معیارهای فنی، اقتصادی، اجتماعی-سیاسی، مدیریتی و زیست‌محیطی را به ترتیب برابر با 0/43، 0/2، 0/18، 0/11 و 0/08 نشان داد که حاکی از تأثیرگذاری بیشتر معیار فنی و اتفاق نظر پژوهشگران مختلف است. همچنین تأثیر سناریوهای مختلف تأمین آب شبکه بر الگوی کشت توسط الگوریتم‌های بهینه‌سازی کلونی مورچه‌ها (ACO)، نتایج AHP را تأیید کرد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Evaluation of Potential Development of Pressurized Irrigation in Qazvin Plain with Analytical Hierarchy Process and Ant Colony Optimization Algorithm

نویسندگان [English]

  • Omid Raja 1
  • Farhad Mirzaei 2
  • Masoud Pourgholam-Amiji 1
  • Mohammad Hooshmand 1
  • Mohammad Saleh 3
  • Fereshteh Balovi 1
1 Ph.D. Candidate, Department of Irrigation and Reclamation Engineering, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran.
2 Associate Professor, Department of Irrigation and Reclamation Engineering, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran.
3 MS.c. Graduated, Department of Irrigation and Reclamation Engineering, College of Agriculture and Natural Resources, University of Tehran, Karaj, Iran.
چکیده [English]

In this study, the potential development of a pressurized irrigation system in the irrigation and drainage network of Qazvin plain investigated using the Analytic Hierarchy Process (AHP). The hierarchical analysis structure consisted of five technical, economic, socio-political, environmental, and managerial dimensions, each of which had several sub-criteria. Experts completed eighteen questionnaires. After completing the questionnaires, the results analyzed using Expert Choice software. The calculated incompatibility rate was 0.084, which was less than the maximum allowable (0.1). Examination of the final weighting of each of the sub-criteria showed that firstly, the technical dimension is the most critical factor influencing the development of pressurized irrigation systems. Secondly, the sub-criterion of the water supply of the plant with 0.129 weight, water delivery with 0.099 weight, and cultivation pattern with 0.088 weight, all of them from technical dimension; these most important factors have received special attention from experts and specialists. In other words, of the top six sub-criteria, five were the technical dimension, and only one was the economic dimension. Sensitivity analysis results also showed the overall weight of technical, economic, socio-political, managerial, and environmental criteria equal to 0.43, 0.2, 0.18, 0.11, and 0.08, respectively, indicating greater technical dimension effectiveness and consensus of different researchers. Also, the effect of different network water supply scenarios on cultivation pattern by ant colony optimization (ACO) algorithms confirmed the results of AHP.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Crop water requirement
  • Development
  • expert choice
  • Irrigation system
  • Sensitivity analysis
اروجلو، م.، هاشمی، س. م. و روزبهانی، ع. 1396. تحلیل ریسک سامانه اصلی انتقال آب در شبکه‌های آبیاری با رویکرد سلسله مراتبی فازی. پژوهش­های حفاظت آب‌وخاک. 24 (5): 47-25.
آریاآذر، ن. و مجنونی هریس، ا. 1398. اولویت­بندی کاربرد سامانه‌های آبیاری با روش فرایند تحلیل شبکه­ای (ANP) در حوضه رودخانه آجی­چای. پژوهش آب در کشاورزی. 33 (1): 121-109.
آمارنامه کشاورزی. 1398. آمارنامه کشاورزی (سال زراعی 97-1396) جلد اول: محصولات زراعی. چاپ اول، وزارت جهاد کشاورزی، معاونت برنامه‌ریزی و اقتصادی، مرکز فناوری اطلاعات و ارتباطات، 95 ص.
حبیبی کندبن، ع.، کیهانی، م.، پرورش ریزی، ع. و شیخ‌حسینی، م. 1396. استفاده از شاخص‌های خارجی فرآیند ارزیابی سریع در شبکه آبیاری قزوین. تحقیقات آب و خاک ایران. 48 (3): 502-491.
حسنوی آتشگاه، م.، یاسی، م. و امیری تکلدانی، ا. 1398. الگوی تصمیم‌گیری در شناسایی و اولویت‌بندی معیارهای مؤثر در طرح‌های انتقال آب بین حوضه‌ای مبتنی بر روش فرآیند تحلیل شبکه‌ای (ANP) و سلسله مراتبی (AHP). تحقیقات منابع آب ایران. 15 (4): 313-299
حسنی، ی.، هاشمی شاهدانی، س. م. و زهرائی، ب. 1399. توسعه ساختار جدید بهره­برداری-اقتصادی در شبکه­های آبیاری فاقد بازار آب. نشریه علوم آب‌وخاک. 24 (1): 43-27.
خیرخواه زرکش، م.، ناصری، ح.، داوودی، م. و سلامی، ه. 1387. استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی در اولویت­بندی مکان­های مناسب احداث سد­های زیرزمینی، مطالعه موردی دامنه شمالی کوه­های کرکس-نطنز. پژوهش و سازندگی. 21 (2): 101-93.
دهقانی، ع.، امیر تیموری، س. و زارع مهرجردی، م.ر. 1398. کاربرد الگوریتم جامعه مورچگان در بهینه‌سازی الگوی کشت (شهداد، شهرستان کرمان). اقتصاد کشاورزی. 13 (4): 87-103.
زادباقر، ا.، منتظر، ع. و حیدری، ن. 1387. ارزیابی بهره­وری آب در شبکه­های آبیاری با استفاده از فرآیند تحلیل سلسله مراتبی. دومین همایش ملی مدیریت شبکه‌های آبیاری و زهکشی. دانشگاه شهید چمران اهواز.
شکیبا، م.، ذاکری نیا، م.، شریفان، ح. و شهابی­فر، م. 1394. تعیین الگوی کشت بهینه با روش بیشینه-کمینه (MMAS) سیستم مورچگان (مطالعه موردی: شبکه آبیاری و زهکشی سد گلستان). آبیاری و زهکشی ایران. 9 (1): 74-66.
عابدزاده، س.، روزبهانی، ع. و حیدری، ع. 1399. ارزیابی ریسک طرح‌های توسعۀ منابع آب با روش تحلیل درخت خطا (مطالعۀ موردی: ناحیۀ 4 مکران و بندرعباس). اکوهیدرولوژی. 7 (1): 45-29.
عباسی، ف.، محمدی، ح.، بازگیر، س. و آزادی، م. 1397. برآورد تاریخ بهینه کشت و مراحل حساس رشد به تنش آبی در مناطق عمده کشت گندم دیم ایران. مدیریت آب و آبیاری. 8 (2): 287-267.
قدسی پور، ح. 1395. فرآیند تحلیل سلسله مراتبی (AHP). مرکز نشر دانشگاه صنعتی امیرکبیر (پلی تکنیک تهران)، 222 ص.
قدوسی شهر رضایی، ح. 1380. بهبود عملکرد شبکه­های آبیاری با انجام تحلیل حساسیت در مدل­های تحلیل پوششی داده­ها DEA. دانشگاه تربیت مدرس. پایان‌نامه کارشناسی ارشد. 115 ص.
قدوسی، ح. و ملکشی، ف. 1393. اولویت‌بندی راه‌کارهای افزایش بهره­وری آب در شبکه­های آبیاری و زهکشی با استفاده مطالعه موردی: شبکه آبیاری قزوین (AHP) (از فرایند تحلیل سلسله مراتبی). پژوهش­های حفاظت آب‌وخاک. 21 (2): 131-152.
کاکویی، س. و عمادی، ع. 1392. کاربرد الگوریتم جامعه مورچگان در بهینه‌سازی توزیع آب (مطالعه موردی: کانال MC شبکه آبیاری البرز). پژوهش­های حفاظت آب‌وخاک. 20 (2): 194-179.
مراد زاده، پ.، اوجاقلو، ح. و قبایی سوق، م. 1398. ارزیابی موقعیت سامانه­های آبیاری بارانی اجرا­شده با استفاده از روش تحلیل سلسله مراتبی (مطالعه موردی: دشت زنجان). آب‌وخاک. 23 (4): 578-565.
مرید نژاد، ع.، لیاقت، ع. و نظری، ب. 1394. تحلیل نتایج مطالعات ارزیابی تغییر سیستم آبیاری سطحی به آبیاری تحت‌فشار در شبکه­های فرعی آبیاری اراضی 550000 هکتاری مؤسسه جهاد نصر در استان خوزستان. اولین همایش ملی بررسی ابعاد فنی، اقتصادی، اجتماعی و زیست‌محیطی طرح احیاء 550 هزار هکتاری اراضی خوزستان و ایلام. 26 و 27 آبان.
مولوی، ح.، لیاقت، ع. و نظری، ب. 1395. ارزیابی سیاست‌های اصلاح الگوی کشت و مدیریت کم‌آبیاری با استفاده از مدل‌سازی پویایی سیستم (مطالعه موردی: حوضة آبریز ارس). مدیریت آب و آبیاری. 6 (2): 236-217.
نائینی، م. س.، لیاقت، ع. و نظری، ب. 1398. ارزیابی سامانه­های آبیاری نخلستان­های بوشهر و تعیین مناسب­ترین سامانه با استفاده از روش AHP. مدیریت آب و آبیاری. 8 (2): 225-211.
نیک­مهر، س. و زیبایی، م. 1395. ارزیابی طرح‌های آبیاری و زهکشی استان خوزستان: کاربرد تحلیل سلسله مراتبی فازی و روش تاپسیس. اقتصاد کشاورزی. 10 (2): 190-173.
 
Babazadeh, A., Poorzahedy, H., and Nikoosokhan, S. 2011. Application of particle swarm optimization to transportation network design problem. Journal of King Saud University-Science. 23(3): 293-300.
Donoso, G. 2021. Economics of Water Resources. In Water Resources of Chile (pp. 335-346). Springer, Cham.
Dorigo, M., and Blum, C. 2005. Ant colony optimization theory: A survey. Theoretical computer science. 344(2-3): 243-278.
Dorigo, M., Maniezzo, V. and Colorni, A. 1996. Ant system: optimization by a colony of cooperating agents. IEEE Transactions on Systems, Man, and Cybernetics, Part B (Cybernetics). 26(1): 29-41.
Karami, E. 2006. Appropriateness of farmers’ adoption of irrigation methods: The application of the AHP model. Agricultural Systems. 87(1): 101-119.
Montazar, A. and Behbahani, S. M. 2007. Development of an optimized irrigation system selection model using analytical hierarchy process. Biosystems Engineering. 98(2): 155-165.
Neissi, L., Albaji, M. and Nasab, S. B. 2020. Combination of GIS and AHP for site selection of pressurized irrigation systems in the Izeh plain, Iran. Agricultural Water Management. 231, 106004.
Okada, H., Styles, S. W. and Grismer, M. E. 2008. Application of the Analytic Hierarchy Process to irrigation project improvement: Part I. Impacts of irrigation project internal processes on crop yields. Agricultural Water Management. 95(3): 199-204.
Pramana, N. and Prajanti, S. D. W. 2019. Protection Strategies on Irrigated Farm Using Analytic Hierarchy Process. Jurnal Ekonomi Pembangunan: Kajian Masalah Ekonomi dan Pembangunan. 19(2): 207-217.
Wind, Y. and Saaty, T. L. 1980. Marketing applications of the analytic hierarchy process. Management Science. 26(7): 641-658.