تخمین یکنواختی توزیع آب در آبیاری بارانی با استفاده از روش الگوریتم ازدحام جمعیت (PSO )

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

• حسن گلیج ¹
• حسن ترابی پوده ²
• رامین منصوری ³
• مجتبی صادقی ⁴

¹ دانش آموخته‌ی دکتری سازه‌های آبی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه لرستان،

² دانشیار گروه سازه‌های آبی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه لرستان

³ دانش آموخته‌ی دکتری سازه‌های آبی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه لرستان

⁴ دانش آموخته‌ی کارشناسی ارشد،منابع آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زابل

چکیده

تعیین ضریب یکنواختی توزیع آب CU در آبیاری بارانی ثابت از روی نتایج یک آب پاش منفرد با توجه به لحاظ هم پوشانی آب پاش های مجاور و در مقادیر مختلف فشار کارکرد (P ) ارتفاع پایه آب پاش (RH ) فاصله آب پاش‌ها روی لوله‌های جانبی (SL)و فاصله لوله‌های جانبی از یکدیگر (Sm) کاری وقت‌گیر می‌باشد. تعیین بهترین ترکیب از پارامترهای فوق که بالاترین ضریب cuرا حاصل نماید، همواره سئوالی بی‌جواب برای کاربران بوده است. در این پژوهش، مقادیر ضریب CU آب پاش مدل zb ساخت ایران در 3 تیمار مختلف فشار کارکرد آب پاش )5/2، 3 و 5/3 اتمسفر)، 2 تیمار ارتفاع پایه آب پاش (60 و 100 سانتی متر) و 7 تیمار آرایش شبکه آب پاش‌ها (Sl× Sm) شامل 12×9، 15×9، 12×12، 12×15، 18×12، 15×15، 18×15 متر با داده‌های مشاهده‌ای در ایستگاه تحقیقات پنبه هاشم‌آباد گرگان اندازه‌گیری شدند. سپس به روش الگوریتمPSO ، برنامه‌ای در محیط برنامه نویسی Matlab تهیه و روابط مختلف برای تخمین مقدار cu با استفاده از پارامترهای ذکر شده مورد بررسی قرار گرفتند. با توجه به نتایج، RMSE و انحراف معیار نسبت مقادیر تخمین‌زده شده به اندازه‌گیری شده حاصل از محاسبات الگوریتم PSO معادله‌ای به عنوان مدل نهایی تخمین ضریب یکنواختی استخراج گردید.

کلیدواژه‌ها

• آبیاری بارانی
• آب‌پاش
• لوله‌های جانبی
• ضریب یکنواختی

20.1001.1.20086377.1398.12.40.11.7

---

عنوان مقاله [English]

Estimation of the water distribution uniformity in sprinkler irrigation by using PSO Algorithm Method

نویسندگان [English]

• h g ¹
• h t ²
• r m ³
• m s ⁴

¹ دانش آموخته‌ی دکتری سازه‌های آبی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه لرستان،

² دانشیار گروه سازه‌های آبی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه لرستان

³ دانش آموخته‌ی دکتری سازه‌های آبی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه لرستان

⁴ دانش آموخته‌ی کارشناسی ارشد،منابع آب، دانشکده کشاورزی، دانشگاه زابل

چکیده [English]

Abstract
With sprinkler irrigation, determining water distribution uniformity of coefficient (cu) from a single sprinkler is time consuming due to overlap sprinkling by neighboring sprinklers and also different pressure heads (P), riser heads (RH), sprinkler gaps on laterals (Sl) and the distance between laterals (Sm).The best combination of the above parameters for maximum CU, is still unknown for applicators. In this research, CU quantities of zb model sprinkler (made in Iran) were measured at Hashemabad cotton research station of Gorgan under 3 different pressure heads (2.5, 3 and 3.5 atm), 2 riser heads (60 and 100 cm) and 7 sprinkler (Sl×Sm including 9×12, 9×15, 12×12, 15×12, 12×18, 15×15, 15×18m) arrangements. Different equations for genetic algorithm using mentioned parameters were evaluated using a written program with Matlab software. Based on R2, RMSE and standard deviations obtained between estimated and measured data using PSO algorithm, the equation of CU was selected as a final model.
Keywords: Sprinkler Irrigation; Riser Heads; Laterals; Uniformity Coefficient

کلیدواژه‌ها [English]

• Sprinkler Irrigation
• Riser Heads
• Laterals
• Uniformity coefficient

مراجع

1 علیزاده، الف. 1311 . طراحی سیستمهای
آبیاری. انتشارات دانشگاه امام رضا )ع(. مشهد. 050
صفحه.
)2 شیخ اسماعیلی، الف. 1312 . بررسی یکنواختی
توزیع آب و تلفات تبخیر و باد در سیستمهای آبیاری
بارانی کلاسیک ثابت با آبپاش متحرک. پایان نامه
کارشناسی ارشد. دانشکده کشاورزی. دانشگاه شهید
چمران اهواز.
)3 شوریان م، و موسوی ج. 1315 . برنامهریزی
بهینه تخصیص منابع آب در سطح حوضه آبریز با اهداف
انتقال آب بین حوضهای. دومین کنفرانس مدیریت منابع
آب. دانشگاه صنعتی اصفهان. 3 بهمن. 1 صفحه.
)4 هزارجریبی، الف، دهقانی، الف، حسام م، و
شریفان، ح. 1396 . تخمین یکنواختی توزیع آب در
آبیاری بارانی با استفاده از روش بهینهسازی الگوریتم
ژنتیک. مجله پژوهشهای حفاظت آب و :)4( خاک. 11
- .144 129
5) 5- Bavi, A, Kashkouli, H, Vaelizade M, and Broumandnasab, S. 2006. Evaluation of the weather and hydraulic parameters on water distribution uniformity in sprinkler irrigation at Omidiye region. Conference on Management of irrigation and drainage networks. Shahid Chamran University. Ahvaz: 2-4 May 2006.
6) 6- Dabbous, B. 1962. A study of sprinkler uniformity evaluation method. Thesis submitted to Utah State University at Logan, Utah, in partial fulfillement of the requirements for the degree of Master of Science, Utah 84322.
7) 7- Hart, W.E, and Reynolds, W.N. 1965. Analytical design-sprinkler system.Transactions, American Sosiety of Agricultural Engineers. 1:83-89.
8) 8- Jung, B. S., and Karney, B. W. 2006. Hydraulic optimization of transient protection devices using GA and PSO approaches, J. Water Resour. Plann. Manage, 44–52.
9) 9- Karmeli, D. 1997. Estimating sprinkler distribution pattern using ear regression. Transactions American Society of Agricultural Engineers, 21(4): 682-685.
10) 10-Keller, J, and Bliesner, R.D. 1990. Sprinkler and trickle irrigation. Van Nostrand Reinhold, NewYork, NY, USA. 652 p.
11) 11- Kumar, D. N. and Reddy, M. J. 2007. Ant colony optimization for multi-purpose reservoir operation. Water Resour Manag. 20(6): 279–292.
12) 12- Kennedy, J, and Eberhart R. C. 1995. Particle swarm optimization.Proc. IEEE Int Conf. on Neural Networks. Perth, WA, Australia, p, 1942-1942.
13) 13- Merriam J.I, Keller J. 1978. Farm irrigation system evaluation.3. Logan, Utah: Agricultural and Irrigation Engineering Department, Utah stat University.271 p.
14) 14- Montero J, Tarjuelo J.M, Carrion P. 2003. Sprinkler droplet size
) PSO( 991 تخمین یکنواختی توزیع آب در آبیاری بارانی با استفاده از الگوریتم ازدحام جمعیت
distribution measured with an optical spectropluviometer. Irrig. Sci. 22: 47-56.
15) 15- Osei, F.K.B. 2009. Evaluation of sprinkler irrigation system for improved maize seed production for farmers in Ghana. A Thesis for M.sc.
16) 16- Vories E.D, Bernuth R.D. 1986. Single nozzle sprinkler performance in wind. Trans. Am. Soc. Agric. Eng., 29: 1325-1330.