تحلیل کفایت، پایداری و عدالت توزیع آب سطحی توسط سامانه کنترل خودکار غیرمتمرکز تحت شرایط بهره‌برداری کم‌آبی: مطالعه موردی شبکه آبیاری نکوآباد اصفهان

Abstract

این پژوهش با هدف کلی معرفی خودکارسازی سامانه‌های بهره‌برداری آب سطحی، به‌عنوان یک روش کارآمد در کاهش تلفات آب در بخش کشاورزی انجام شد. در این راستا، وجه فنی مربوط به توسعه سامانه‌های بهره‌برداری مدنظر در پروژه­های مدرن­سازی شبکه­های آبیاری ملاک عمل قرار گرفت. در این راستا عملیات میدانی وسیعی به­منظور جمع­آوری اطلاعات موجود و اندازه‌گیری­های میدانی در بخش آب سطحی (سامانه کانال­های روباز و سازه­های هیدرولیکی وابسته آن) انجام شد. در ادامه شبیه­سازی فرایند توزیع آب سطحی تحت سناریوهای بهره‌برداری نرمال و خشکسالی صورت گرفت تا تحلیل زمانی- مکانی و ارزیابی نحوه توزیع آب سطحی بین واحدهای زراعی درجه سه میسر گردد. در این ارتباط مدل‌سازی سامانه‌های هوشمند توزیع آب سطحی با بهره­گیری از توسعه سامانه‌های کنترل خودکار غیرمتمرکز PI به‌منظور بررسی تأثیر مدرن­سازی سامانه توزیع آب سطحی نیز انجام شد. نتایج شبیه­­سازی، میزان بهبود شاخص کفایت توزیع آب سطحی در آبگیرهای بالادست، میان­دست و پایین­دست شبکه برای سامانه کنترل خودکار غیرمتمرکز PI در محدوده 10-7 درصد، 15-5 درصد و 15-4 درصد در سناریوهای مختلف بهره‌برداری کم­آبی را نشان داد. به­طور مشابه، میزان بهبود شاخص پایداری توزیع آب سطحی به‌ترتیب 25-4 درصد، 41-9 درصد و 42-9 درصد به‌دست آمد. میزان بهبود شاخص عدالت توزیع آب سطحی پس از خودکاسازی در محدوده 13-3 درصد در سناریوهای مختلف حاصل شد. نتایج حاکی از آن است که تحت سناریوی نرمال، با به‌کارگیری سامانه­ کنترل خودکار PI آبگیرهای بالادستی و میان­دستی در تمام آبگیرها توزیع آب در وضعیت مطلوب قرار گرفت. نتایج تحلیل زمانی و مکانی صورت گرفته در این پژوهش حاکی از الگوی واضحی از ناکارآمدی سامانه بهره‌برداری در توزیع آب سطحی تحت سناریوهای کم­آبی ارائه کرده و نقشه­های پهنه­بندی مناطق آسیب­پذیر شبکه را مشخص نمودند. لازم به ذکر است که متدولوژی توسعه داده شده دراین پژوهش قابلیت پیاده­سازی در حدود دو میلیون هکتار از اراضی فاریاب کشور را دارد که تحت پوشش 120 شبکه آبیاری و زهکشی قرار گرفته­اند.

Keywords

• مدرن‌سازی
• سامانه بهره‌برداری
• شبکه آبیاری
• کنترلگر غیرمتمرکز
• شبیه‌سازی هیدرولیک جریان