مدیریت بهره برداری از مخازن سدها

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشیار /گروه آبیاری، دانشکده کشاوزی، دانشگاه فردوسی مشهد

2 استاد /بخش آبیاری، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز

چکیده

متغیر بودن رژیم‌های بارندگی و جریان رودخانه در سال‌های مختلف، در عین حالی که تاییدی بر تکرار پدیده خشکسالی است، اتخاذ یک راه‌کار مناسب را ایجاب می‌کند. در این مقاله یک مدل برنامه‏ریزی ریاضی که تلفیقی از برنامه ریزی غیر خطی (به عنوان زیر مدل 1) و برنامه ریزی پویای استوکاستیکی (به عنوان زیر مدل 2) برای یک سد یک منظوره  جهت مصارف کشاورزی است،. تدوین گردید. در زیر مدل 1، با توجه به مقادیر مشخصی از متغیرهای حالت (حجم آب مخزن در ابتدا و انتهای فصل زراعی و میزان بارندگی و رژیم رودخانه در طول فصل زراعی)، مناسب ترین الگوی بهره‌برداری از مخزن سد و تخصیص بهینه آب بین گیاهان مختلف و در نهایت سود حاصل از زراعت به‌دست می‌آید. زیر مدل 2 به اطلاعات سودهای حاصل از زراعت در ازای کلیه ترکیبات مختلف از متغیرهای حالت به انضمام ویژگی‌های استوکاستیکی جریان رودخانه و بارندگی نیاز دارد. با اجرای این زیرمدل، می‌توان مناسب‌ترین حالت وضعیت آب در مخزن سد در انتهای فصل رشد، منوط به داشتن بقیه متغیرهای حالت، را به نحوی که عملکرد کل سیستم در طول سال حداکثر گردد، بدست آورد. بنابراین با سنجش حجم آب مخزن در ابتدای فصل زراعی و برآورد مناسبی از رژیم رودخانه و بارندگی در طی این فصل، که با تحلیل داده‏های تاریخی می‌تواند به‌دست آید، میزان آب بهینه در مخزن سد در انتهای فصل زراعی را می‏توان برآورد نمود. با مراجعه به نتایج اجرای زیر مدل 1 مربوط به این حالت، الگوی بهینه بهره‌برداری از مخزن و تخصیص بهینه آب بین گیاهان زراعی موجود برای شرایط واقعی تحت بررسی به‌دست می‌آید. این روش متضمن استفاده بهینه از منابع آبی موجود در کلیه شرایط، خصوصاً در شرایط خشکسالی بوده و به عنوان یک راه‌کار مدیریتی جهت اعمال برای چنین سدهایی  پیشنهاد می‌شود. مدل کامپیوتری تهیه شده برای یک سد مخزنی واقع در استان خراسان اجرا گردید و نتایج حاصله مورد بحث قرار گرفت.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Reservoirs Operation Management

نویسندگان [English]

  • B Ghahraman 1
  • A.R Sepaskhah 2
1 Associate Professor of Irrigation, Ferdowsi University of Mashhad, Masshhad , IR of Iran
2 Professor of Irrigation, Shiraz University, Shiraz, IR of Iran
چکیده [English]

In this study, a model for optimal allocation of water from a single purpose reservoir to an irrigation project with pre-determined multiple cropping patterns were developed. The model is consisted of two modules: (I) the intra-seasonal allocation model (non-linear programming) which is intended to maximize the total farm income. It is used for allocation of water among different crops for a definite combination of state variables (inflow class, rainfall class, reservoir storage classes at the beginning and at the end of the season) for growth season and (II) seasonal allocation model (stochastic-dynamic programming) which is used for the convergent operating policy over seasons for optimal expected farm income over a year. The model was applied to Ardak reservoir dam (North east of  Iran) in an arid region and ensuing results were discussed. This methodology is proposed for using in similar reservoirs of Iran to ensure optimal usage of our limited national water resources.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Reservoir operation
  • Nonlinear programming
  • Drought
  • Water allocation
  • Irrigation projects
Borg, H., and W. Grimes, (1986). “Depth development of roots with times: An empirical desription”, Transcations of the ASAE, 29(1), pp. 194-197.
Chatuverdi, G.S., P.K. Aggarwal, A.K., Singh, M.G. Joshi, and S.K. Sinha, (1981). “Effect of irrigation on tillering in wheat, triticale and barley in a water limited environment”. Irrig. Sci., 2, pp.225-235.
Dariane, A.B., and T.C. Hughes, (1991). “Application of crop yield functions in reservoir operation”, Water Resour. Bull., 27(4):649-656.
Doorenbos, J., and A.H. Kassam, (1979). “Yield response to water”, FAO Organization of the United Nations, Rome, Italy.
Ghahraman, B. (2000). Optimal allocation of irrigation water for multiple crops through deterministic–stochastic programming from a single purpose resrvoir. Ph.D. Dissertation, Shiraz Univerisity, Shiraz, I.R. Iran, 333p.
Ghahraman, B., and A.R. Sepaskhah, (1999). Use of different irrigation water deficit scheme for economic operation of a reservoir. Iran. J. Sci. Tech., 23(1B), pp. 83-90.
Ghahraman, B. and A.R. Sepaskhah, (2002). Optimal allocation of water from a single purpose reservoir to an irrigation project with pre-determined multiple cropping patterns. Irrig. Sci., 21, pp. 27-137.
Loucks, D.P., J.R. Stedinger, and D.A. Haith, (1981), Water resources planning and analysis, Prentice Hall, Englewood Cliff, N.J. 559p.
Rao, N.H., P.B.S. Sarma, and S. Chander, (1988), “A simple dated water-production function for use in irrigated agriculture”, Agric. Water Manage., 13, pp.25-32.
Stegman, E.C. (1983), “Irrigation scheduling applied timing criteria”, D. Hillel (ed.), Advances in Irrigation, 2. Academic Press, New York, pp. 1-30.
Vaux, H.J., and W.O. Pruitt, (1983), “Crop water production functions”, D. Hillel (ed.), Advances in Irrigation, 2. Academic Press, New York, pp.
 61-97.
Vedula, S., and D. Nagesh Kumar, (1996), “An integrated model for optimal reservoir operation for irrigation of multiple crops”, Water Resour. Res., 32(4), pp. 1101-1108.