دانلود متن کامل پایان نامه مقطع کارشناسی ارشد رشته مهندسی کشاورزی

گرایش :مهندسی منابع آب

عنوان : بهینه‌سازی الگوی کشت محصولات کشاورزی با الگوریتم رقابت استعماری(مطالعه موردی : شهرستان بشرویه)

 

دانشگاه آزاد اسلامی

واحد فردوس        

پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد در رشته کشاورزی

گرایش مهندسی منابع آب

عنوان

بهینه‌سازی الگوی کشت محصولات کشاورزی با الگوریتم رقابت استعماری

(مطالعه موردی : شهرستان بشرویه)

استاد راهنما

دکتر حمیدرضا گلکار حمزیی یزد

استاد مشاور

دکتر مجتبی طاوسی

پاییز 1392

برای رعایت حریم خصوصی نام نگارنده پایان نامه درج نمی شود

(در فایل دانلودی نام نویسنده موجود است)

تکه هایی از متن پایان نامه به عنوان نمونه :

(ممکن است هنگام انتقال از فایل اصلی به داخل سایت بعضی متون به هم بریزد یا بعضی نمادها و اشکال درج نشود ولی در فایل دانلودی همه چیز مرتب و کامل است)

فهرست مطالب

عنوان                                                                                                                           صفحه

چکیده: 1

فصل اول: کلیات تحقیق

1-1-مقدمه 3

فصل دوم: سوابق تحقیق

2-1-روش‌های برنامه‌ریزی. 8

فصل سوم: مواد و روش‌ها

3-1-مشخصات محل تحقیق. 37

3-1-1- موقعیت جغرافیایی. 37

3-2-1- زمین شناسی. 37

3-1-3- تأثیر سازند‌ها و تشکیلات زمین شناسی بر منابع آبی. 38

3-1-4- آب‌های سطحی. 39

3-1-5- آب و هوا 39

3-1-6- وضعیت منابع آبی. 41

3-1-7- وضعیت کشاورزی. 43

3-1-8- وضعیت دام و طیور 44

3-1-9- پوشش گیاهی منابع طبیعی. 45

3-1-10- کیفیت آب و خاک منطقه 46

3-2- روش تحقیق. 46

3-2-1- الگوی كشت.. 46

3-2-1-1- موارد مهم در تعیین الگوی كشت.. 49

 

عنوان                                                                                                                           صفحه

3-2-1-2- مزایای طراحی الگوی کشت.. 49

3-2-2-نرم افزار مورد استفاده 51

3-2-3- مدل الگوریتم رقابت استعماری. 53

3-2-3-1-مزایای الگوریتم رقابت استعماری. 54

3-2-3-2-مروری بر پدیده‌ی تاریخی استعمار 54

3-2-3-3- شرح كلی الگوریتم پیشنهادی. 56

3-2-3-4- شکل‌گیری امپراطوری‌های اولیه 58

3-2-3-5- سیاست جذب.. 59

3-2-3-6- جابجایی موقعیت مستعمره و امپریالیست.. 62

3-2-3-7- قدرت كل هر امپراطوری. 63

3-2-3-8- رقابت استعماری. 63

3-2-3-9- سقوط یك امپراطوری. 65

3-2-3-10- همگرایی. 65

3-2-4-جمع آوری و معرفی داده‌ها 66

3-2-5- مرتب كردن داده‌ها 70

3-2-6- تابع هدف.. 71

3-2-7- محدودیت‌ها و نحوه‌ی اعمال آن. 71

3-2-8- برنامه‌های تعیین الگوی كشت به روش الگوریتم رقابت استعماری. 72

3-2-8-1- Problem Definition. 72

3-2-8-2- ICA Parameters. 73

3-2-8-3- Initialization. 74

3-2-8-4- ICA Main Loop. 74

عنوان                                                                                                                          صفحه

3-2-9- سناریوها و خروجی‌های مورد انتظار 77

3-2-9-1- سناریوهای کم آبیاری. 77

3-2-9-2- سناریوهای محدودیت‌ها 77

3-2-9-3- سناریوی تأمین نیاز منطقه 78

3-2-9-4-سناریوی آبیاری مدیریت شده 79

3-2-9-5-سناریوی شرایط موجود 79

فصل چهارم: نتایج

4-1- بهینه کردن پارامترهای الگوریتم. 81

4-2- نتایج تحقیق. 84

4-2–1 الگوی کشت.. 84

4-2–2 سود حاصل از مدل‌ها 86

-3-2-4 میزان آب مصرفی. 88

-4-2-4 نیروی انسانی. 93

-5-2-4 کود مصرفی. 95

4–26- ماشین آلات.. 97

4-3- تحلیل آماری……………………………………………………………………………………………………………………..98

فصل پنجم: بحث و نتیجه گیری

رفرنس‌ها 105

پیوست شماره‌ی 1 : برنامه‌ی تبدیل اطلاعات از اکسل به فرمت قابل استفاده در نرم‌افزار متلب.. 108

پیوست شماره‌ی 2 : برنامه‌ی محاسبه‌ی سود خالص محصولات.. 108

پیوست شماره‌ی 3 : برنامه‌ی محاسبه‌ی مقدار تابع هدف.. 109

پیوست شماره 4 : حلقه‌‌ی اصلی الگوریتم رقابت استعماری. 109

عنوان                                                                                                                          صفحه

پیوست شماره‌ی 5 : برنامه‌ی گلوبال کردن مقادیر پارامترهای اصلی. 112

پیوست شماره‌ی 6 : برنامه‌ی ایجاد جمعیت اولیه و امپراطوری‌ها 113

پیوست شماره‌ی 7 : برنامه‌ی تعیین شایستگی امپریالیست‌ها برای تصاحب مستعمرات.. 116

پیوست شماره‌ی 8 : برنامه‌ی سیاست جذب.. 116

پیوست شماره‌ی 9 : برنامه‌ی سیاست انقلاب.. 118

پیوست شماره‌ی 10 : برنامه‌ی رقابت درون امپراطوری. 120

پیوست شماره‌ی 11 : برنامه‌ی رقابت استعماری. 121

پیوست شماره‌ی 13 : برنامه‌ی محاسبه‌ی قدرت امپراطوری. 123

پیوست شماره‌ی 14 : پرسشنامه‌ی تعیین الگوی بهینه‌ی کشت.. 124

پیوست شماره‌ی 15 : مراحل حساس گیاه 125

پیوست شماره‌ی 16 : نیاز خالص آبی در آبیاری کامل. 126

پیوست شماره‌ی 17 : نیاز ناخالص آبی در آبیاری کامل. 127

Abstract Error! Bookmark not defined.

فهرست جداول

عنوان                                                                                                                          صفحه

جدول 1-1: بیلان متوسط چرخه‌ی آب كره زمین و ایران. 3

جدول1-2: خلاصه وضعیت منابع آبی تجدیدپذیر کشور 4

جدول 3-1: اطلاعات دمای ایستگاه بشرویه 40

جدول 3-2 : خلاصه اطلاعات بارش، رطوبت و تبخیر ایستگاه بشرویه 40

جدول 3-3 : خلاصه اطلاعات اقلیمی ایستگاه بشرویه 41

جدول 3-4: میزان تخلیه‌ی منابع آب شهرستان بشرویه به تفکیک نوع مصرف.. 42

جدول 3-5 :برداشت از منابع آب شهرستان بشرویه به تفکیک نوع منبع. 42

جدول 3-6 : سطح زیر کشت محصولات زراعی شهرستان بشرویه 43

جدول 3-7 : سطح زیر کشت محصولات باغی شهرستان بشرویه 44

جدول 3-8 : صنایع تبدیلی موجود در شهرستان بشرویه 44

جدول 3-9 : وضعیت دام و طیور 45

جدول 3-10 : پوشش گونه‌های مختلف در جنگل‌های ایران توران. 45

جدول 3-11 : آنالیز کیفی آب چند منبع آب در شهرستان بشرویه 47

جدول 3-12 : آنالیز خاک چند نقطه از اراضی کشاورزی شهرستان بشرویه 48

جدول 3-13 : پارامتر‌های مربوط به تعریف مسئله در الگوریتم رقابت استعماری. 72

جدول 3-14 : ضرایب و پارامتر‌های اصلی در الگوریتم رقابت استعماری. 73

جدول 3-15 : میزان کم آبیاری در مدل کم آبیاری مدیریت شده 78

جدول 3-16 : مقدار ky کل و مرحله‌ای محصولات.. 79

جدول 4-1 : مقادیر بهینه‌ی انتخاب شده برای پارامترهای اصلی الگوریتم. 81

جدول 4-2 : مقایسه‌ی زمان و افزایش سود با افزایش تعداد تکرار الگوریتم. 83

جدول 4-3 : نتایج حاصل از ده اجرای الگوریتم رقابت استعماری. 83

عنوان                                                                                                                          صفحه

جدول 4-4 : سناریوهای تعیین الگوی کشت به روش الگوریتم رقابت استعماری. 84

جدول 4-5 : سطح زیر کشت پیشنهادی برای محصولات ده‌گانه در سناریوها 85

جدول 4-6 : سود حاصل از مدل‌های یازده‌گانه و الگوی کشت فعلی. 87

جدول 4-7 : میزان حجم آب مصرفی در مدل‌های مختلف.. 90

جدول 4-8 : درصد آب مصرفی در مدل‌ها نسبت به مقدار موجود به تفکیک ماهانه 92

جدول 4-9 : ساعات ممکن برای خاموشی چاه‌ها در شبانه روزه 93

جدول 4-10 : درصد نیروی انسانی مصرفی نسبت به موجودی برای اجرای هر یک از الگوهای کشت.. 94

جدول 4-11 : میزان کود مصرفی در مدل‌ها و میزان مازاد آن‌ها 96

جدول 4-12 : درصد استفاده از ساعت کار تراکتور نسبت به موجودی. 97

جدول 4-13 : میزان ساعت کار مورد نیاز کمباین. 98

جدول 4-14 : مقایسه‌ی میانگین و انحراف معیار سود حاصل از سناریوها 99

جدول 4-15 : نتایج مقایسه‌ی دو به دوی سود حاصل از سناریوها به روش بونفرونی. 100

فهرست شکل ها

عنوان                                                                                                                          صفحه

شکل 3-1- نقشه‌ی شهرستان بشرویه 38

شکل 3-2 : هیدرو گراف آب زیرزمینی آبخوان دشت بشرویه 42

شکل 3-3 : شمای کلی الگوریتم رقابت استعماری. 57

شکل 3-4 : اجزای تشکیل دهنده‌ی یک کشور 58

شکل 3-5 : چگونگی ‌شكل‌گیری‌ امپراطوری‌های‌ اولیه 60

شکل 3-6 : حرکت مستعمره به سمت استعمارگر. 60

شکل 3-8 : تغییر جای مستعمره و استعمارگر…… شکل 3-9 : امپراطوری اولیه پس از سیاست جذب.. 62

شکل 3-10 : رقابت استعماری بین امپراطوری‌های مختلف.. 64

شکل 3-11 : یک امپریالیست بدون مستعمره در جریان رقابت استعماری. 66

شکل 3-12 : شبه کد الگوریتم رقابت استعماری. 67

شکل 3-13 : شمای کلی الگوریتم رقابت استعماری. 68

شکل 4-1 : همگرایی جواب بهینه در تکرارهای الگوریتم رقابت استعماری. 82

شکل 4-2 : سطح زیر کشت پیشنهادی برای محصولات ده‌گانه در سناریوها 86

شکل 4-3 : سود حاصل از مدل‌های یازده‌گانه و الگوی کشت فعلی. 88

شکل 4-4 : سود متوسط حاصل از مدل‌های یازده‌گانه و الگوی کشت فعلی در هکتار 89

شکل 4-5 : سود حاصل از مدل‌های یازده‌گانه و الگوی کشت فعلی به ازای هر متر مکعب آب.. 89

شکل 4-6 : میزان حجم آب مصرفی در مدل‌های مختلف.. 91

شکل 4-7 : درصد آب مصرفی نسبت به میزان مجاز و شرایط فعلی. 91

شکل 4-8 : نیروی انسانی مورد نیاز برای اجرای هر یک از الگوهای کشت.. 95

شکل 4-9 : میزان کل کود مصرفی در مدل‌ها 95

چکیده:

یکی از اصلی‌ترین نیاز‌های هر فعالیت پویا، برنامه‌ریزی در چارچوب اهداف کلی آن فعالیت است. بخش کشاورزی نیز به عنوان یکی از مهمترین فعالیت‌های اقتصادی نیازمند برنامه‌ریزی‌های منسجم در جهت رسیدن به توسعه است. الگوی بهینه کشت برنامه‌ای است که با هدف مدیریت بهینه‌ی ترکیب مکانی گیاهی تدوین می‌شود. این برنامه با توجه به فرصت‌ها و تهدید‌های اکوفیزیولوژیکی، عوامل تولید، مسایل اقتصادی، عوامل فرهنگی و اجتماعی، تکنولوژی‌های نوین و… طراحی می‌شود. با توجه به این که الگوریتم رقابت استعماری تاکنون برای تعیین الگوی کشت به کار برده نشده این پژوهش قابلیت این الگوریتم را در تعیین الگوی بهینه‌ی کشت با سناریوهای مختلف در شهرستان بشرویه مورد بررسی قرار می‌دهد. رویکرد این پژوهش به حداکثر رساندن سود حاصل با تاکید بر محدودیت منابع آب می‌باشد. نتایج، حاکی از توانایی این الگوریتم در تعیین ترکیب کشت بهینه می‌باشد. همچنین نتایج حاصل از اجرای برنامه نشان می‌دهد که کشاورزان با استفاده‌ی درست از نهاده‌های کشاورزی خصوصا آب و کم آبیاری محصولات در فصول غیر حساس گیاه می‌توانند به سود بالاتر از شرایط فعلی دست پیدا کنند. همچنین در صورتی که نظارت بر میزان برداشت از منابع آب توسط وزارت نیرو به جای ماهانه و لحظه‌ای، سالانه باشد می‌توان با رعایت الگوهای کشت پیشنهادی با مصرف آب کمتر نسبت به حجم مجاز سالانه‌ی فعلی به سود بالاتری دست یافت.

واژه‌های کلیدی: الگوی کشت، برنامه‌ریزی، الگوریتم، رقابت استعماری، بشرویه.

-مقدمه

از لحاظ اقلیم شناسی، ایران جزء مناطق خشک جهان طبقه‌بندی شده است. متوسط بارندگی در سطح کشور 256 میلی‌متر است که این مقدار حدود 30 درصد متوسط بارندگی جهان (860 میلیمتر) و نزدیک به 35 درصد متوسط بارندگی آسیا (732 میلیمتر) می‌باشد. علاوه بر کمبود میزان بارندگی سالانه کشور، توزیع مکانی آن نیز بسیار نامناسب است.

از نظر وضعیت منابع آبخیز، ایران جزء کشورهای بسیار خشک و کم آب شناخته می‌شود. ارتفاع بارندگی ایران کمتر از 30% بارندگی کره زمین است در حالی‌ که تبخیر ایران 10% بیش از تبخیر متوسط کره زمین است. ازطرفی متوسط سرانه سالانه جریان‌های سطحی و زیرزمینی در هر هکتار در ایران 24% متوسط سرانه جهانی است. بیلان متوسط چرخه‌ی آب در ایران و کره‌ی زمین را در جدول شماره‌ی 1 مشاهده می‌کنید که نشان می‌دهد در کره‌ی زمین 36 درصد از بارندگی‌‌ها به صورت جریانهای سطحی و زیرزمینی جاری می‌‌شود ولی این رقم در ایران 29 درصد است.

جدول 1-1: بیلان متوسط چرخه‌ی آب كره زمین و ایران (بحران آب، احمد آل یاسین)

جریان‌های­سطحی ­و زیرزمینی تبخیر و تعرق بارندگی وسعت
درصد بارندگی ارتفاع حجم درصد بارندگی ارتفاع حجم ارتفاع حجم میلیون كیلومتر مربع
میلی متر میلیارد متر مكعب میلیمتر میلیارد متر مكعب میلی متر میلیارد متر مكعب
36 297 40300 64 534 72300 831 112600 5/135 كره زمین
29 72 117 71 179 296 256 413 65/1 ایران

مجموع ریزش‌های جوی در ایران 413 میلیارد متر مکعب می‌باشد. از این مقدار تنها 93 میلیارد متر مکعب به صورت جریان‌های سطحی جاری شده و 25 میلیارد متر مکعب نیز به سفره‌های آب زیرزمینی نفوذ می‌کند و 295 میلیارد متر مکعب آن به صورت تبخیر از دسترس خارج می‌شود. جدول شماره‌ی 2 خلاصه وضعیت منابع آبی تجدید پذیر کشور را نشان می‌دهد.

 

جدول1-2: خلاصه وضعیت منابع آبی تجدیدپذیر کشور به میلیارد مترمکعب (مجله آب و کشاورزی، نجفی، غلامعلی)

413 بارش
295 تبخیر و تعرق
130 منابع آب تجدید شونده
25 تغذیه­ منابع آب‌های زیرزمینی

(از بارندگی‌وجریان‌های سطحی)

105 آب‌های سطحی در دسترس

 

از طرفی جمعیت کشور در مقایسه با یکصد سال گذشته حدود 6 برابر و برداشت آب برای مصارف مختلف در سال های 1340 تا 1375 بیش از 2/2 برابر شده است. سرانه منابع آب تجدید شونده کشور نیز از 7000 متر مکعب در سال‌ 1335 به 2160 در سال 1375 رسیده است.

با توجه به محدودیت‌های طبیعی که گفته شد هدف اصلی هر کشاورز و دامدار معمولاً به دست آوردن حداکثر سود مورد انتظار مرتبط با فعالیتش ‏است. از نظر هر فعال بخش کشاورزی، راه و روش های مختلفی برای حداکثرکردن سود وجود ‏دارد، ولی باید به این نکته توجه کرد که از بین گزینه‌های گوناگون، فقط یک انتخاب برای ‏حداکثرسازی سود وجود دارد. از طرفی این امکان وجود دارد که هر کشاورز در طول یک سال زراعی، محصولات مختلفی را کشت ‏نماید، ولی قطعیتی وجود ندارد که این الگوی کشت حداکثر سود آوری را خواهد داشت چرا که ممکن است بر اثر تولید بیش از حد و فراتر از نیاز یک محصول قیمت آن کاهش شدید داشته و کشاورز بالاترین سود را تحصیل ننماید. علاوه بر محدودیت منابع آب و خاک به دلیل موقعیت جغرافیایی و اقلیمی كشور از یک طرف و به دست آوردن بالاترین سود توسط کشاورز از طرف دیگر، ضرورت تحقق ‌پذیری آرمان خودكفایی در امور زیربنایی و حفظ محیط زیست نیز، ارایه‌ی الگوی بهینه‌ی کشت را اجتناب ناپذیر می‌سازد. از طرفی ایجاد امنیت غذایی منوط به اجرای الگوی کشت مناسب است زیرا نیاز به مواد غذایی در کشور روز به روز افزایش می‌یابد. همچنین اگر الگوی کشت وجود داشته باشد شاهد نوسانات شدید در بازار عرضه و تقاضا نیستیم.

الگوی كشت عبارت است از تعیین یك نظام كشاورزی با مزیت اقتصادی پایدار، مبتنی بر سیاست های كلان كشور، دانش بومی كشاورزان و بهره‌گیری بهینه از ظرفیت‌های منطقه‌ای با رعایت اصول اكوفیزیولوژیك تولید محصولات كشاورزی در راستای حفظ محیط زیست.

از مهم‌ترین مزایای اجرای الگوی مناسب می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

  • تامین امنیت غذایی با تكیه بر تولید از منابع داخلی
  • نیل به خود كفایی در محصولات اساسی
  • ارتقاء سطح سلامت مواد غذایی
  • اصلاح و بهینه كردن الگوی مصرف
  • حمایت موثر از تولید و صادرات با توجه به مزیت‌های نسبی و خلق مزیت‌های جدید
  • ارتقاء ضریب بهره‌وری از آب در تولید محصولات كشاورزی
  • استفاده‌ی علمی و بهره‌برداری بهینه از سایر نهاده‌های تولید
  • حمایت موثر از سامان‌دهی فرآیند تولید و اصلاح نظام بازار محصولات كشاورزی
  • حفظ منابع پایه برای آیندگان یا به عبارتی حفاظت از محیط زیست

با ‏استفاده از روش های برنامه‌ریزی و مدیریت مزرعه می‌توان برای یك منطقه با توجه به مقدار ‏نهاده‌های موجود مانند، مقدار زمین،‌ آب، کودمصرفی،‌ بذر و … پیشنهادهایی مبتنی بر ‏جدیدترین روش های مدیریت کشاورزی برای حداکثر نمودن سود، ارائه نمود. برای این كار از الگوریتم‌های بهینه‌سازی شبیه الگوریتم ژنتیك، شبیه‌سازی بازپخت، الگوریتم بهینه‌سازی ازدحام ذرات، منطق فازی و… استفاده می‌شود.

الگوریتم جدیدی بنام الگوریتم رقابت استعماری در سال 2007 توسط آتش پزگرگری ارائه شد. این الگوریتم از تكامل سیاسی اجتماعی انسان الگو گرفته و به حل مسایل بهینه‌سازی می‌پردازد. از این الگوریتم در حل مسایل زیادی در زمینه‌ی صنعت استفاده شده است. در این تحقیق كارایی این روش در تهیه‌ی الگوی بهینه‌ی كشت مورد بررسی قرار خواهد گرفت و در صورت مثبت بودن نتیجه، علاوه بر تعیین الگوی بهینه‌ی كاشت محصولات زراعی و باغی در شهرستان بشرویه امید است بتوان به سوالات زیر پاسخ داد.

  • آیا الگوی کشت موجود بهینه است؟
  • آیا می‌توان با تغییر الگوی کشت درآمد کشاورزان را افزایش داد؟
  • درصورت ارایه‌ی‌ الگوی کشت جدید آیا نیاز کارخانه خوراک دام و کارخانه‌جات پنبه پاک‌کنی به مواد اولیه تأمین خواهدشد؟
  • تفاوت عمده تغییر سطح زیرکشت مربوط به کدام محصول یا محصولات است؟
  • درصورت حذف محدودیت‌ها (به جز آب) درآمد حاصل از الگوی کشت بهینه با الگوی فعلی چقدر تفاوت خواهد داشت؟
  • درآمد و الگوی کشت در حالت در نظر گرفتن محدودیت تأمین نیاز اولیه کارخانه خوراک دام و پنبه پاک کنی و در حالت عدم محدودیت برای تأمین نیاز این دو کارخانه چه تفاوتی می‌کند؟
  • کم‌ترین و بیش‌ترین مصرف آب در الگوی کشت مربوط به کدام محصولات است؟
  • میزان سود حاصل از این روش با روش‌ فعلی چه تفاوتی دارد؟
  • با ثابت ماندن میزان درآمد فعلی کشاورزان چه تغییری در میزان مصرف آب ایجاد می‌شود؟

تعداد صفحه : 129

قیمت :14700 تومان

بلافاصله پس از پرداخت لینک دانلود فایل در اختیار شما قرار می گیرد

و در ضمن فایل خریداری شده به ایمیل شما ارسال می شود.

پشتیبانی سایت :        *       asa.goharii@gmail.com

در صورتی که مشکلی با پرداخت آنلاین دارید می توانید مبلغ مورد نظر برای هر فایل را کارت به کارت کرده و فایل درخواستی و اطلاعات واریز را به ایمیل ما ارسال کنید تا فایل را از طریق ایمیل دریافت کنید.