بهینه‌سازی الگوی کشت محصولات کشاورزی با الگوریتم رقابت استعماری (مطالعه موردی : شهرستان بشرویه) : پایان نامه ارشد کشاورزی
کشور عزیزمان ایران با توجه به تنوع اقلیم ، آب و هوای مطبوع و اراضی وسیعی که در اختیار دارد در صورت مدیریت در عرصه کشاورزی میتواند یکی از قطب های بلامنازع کشاورزی دنیا باشد و با پرورش دانش آموختگان خبره در گرایش های مختلف رشته کشاورزی میتوان به این مهم نایل آمد.دیجی لود در ادامه به معرفی پایان نامه های کارشناسی ارشد رشته کشاورزی میپردازد. پایان نامه حاضر با عنوان” بهینه‌سازی الگوی کشت محصولات کشاورزی با الگوریتم رقابت استعماری (مطالعه موردی : شهرستان بشرویه) ” با گرایش مهندسی منابع آب و با فرمت Word (قابل ویرایش) تقدیم شما دانشجویان عزیز میگردد.
چکیده بهینه‌سازی الگوی کشت محصولات کشاورزی با الگوریتم رقابت استعماری (مطالعه موردی : شهرستان بشرویه):
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.
مقدمه
از لحاظ اقليم شناسي، ايران جزء مناطق خشک جهان طبقه‌بندي شده است. متوسط بارندگي در سطح کشور 256 ميليمتر است که اين مقدار حدود 30 درصد متوسط بارندگي جهان (860 ميليمتر) و نزديک به 35 درصد متوسط بارندگي آسيا (732 ميليمتر) مي‌باشد. علاوه بر کمبود ميزان بارندگي سالانه کشور، توزيع مکاني آن نيز بسيار نامناسب است.
از نظر وضعيت منابع آبخیز، ايران جزء کشورهاي بسيار خشک و کم آب شناخته مي‌شود. ارتفاع بارندگي ايران کمتر از 30% بارندگي کره زمين است در حالي که تبخير ايران 10% بيش از تبخير متوسط کره زمين است. ازطرفی متوسط سرانه سالانه جريان‌هاي سطحي و زيرزميني در هر هکتار در ايران 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.
مجموع ريزش‌هاي جوي در ایران 413 ميليارد متر مکعب می‌باشد. از اين مقدار تنها 93 ميليارد متر مکعب به صورت جريان‌هاي سطحي جاري شده و 25 ميليارد متر مکعب نیز به سفره‌هاي آب زيرزميني نفوذ می‌کند و 295 ميليارد متر مکعب آن به صورت تبخير از دسترس خارج مي‌شود. جدول شماره‌ی 2 خلاصه وضعيت منابع آبي تجديد پذير کشور را نشان می‌دهد.
از طرفی جمعيت کشور در مقايسه با يکصد سال گذشته حدود 6 برابر و برداشت آب براي مصارف مختلف در سال هاي 1340 تا 1375 بيش از 2/2 برابر شده است. سرانه منابع آب تجديد 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 اصلي هر کشاورز و دامدار معمولاً به دست آوردن حداکثر سود مورد انتظار مرتبط با فعاليتش است. از نظر هر فعال بخش کشاورزي، راه و روشهاي مختلفي براي حداکثرکردن سود وجود دارد، ولي بايد به اين نکته توجه کرد که از بين گزينه‌هاي گوناگون، فقط يک انتخاب براي حداکثرسازي سود وجود دارد. از طرفی اين امکان وجود دارد که هر کشاورز در طول يک سال زراعي، محصولات مختلفي را کشت نمايد، ولي قطعيتي وجود ندارد که اين الگوي کشت حداکثر سود آوري 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 محدوديت منابع آب و خاک به دليل موقعيت جغرافيايي و اقليمي كشور از یک طرف و به دست آوردن بالاترین سود توسط کشاورز از طرف دیگر، ضرورت تحقق پذيري آرمان خودكفايي در امور زيربنايي و حفظ محیط زیست نیز، ارایه‌ی الگوی بهینه‌ی کشت را اجتناب ناپذير مي‌سازد. 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:
- تامين امنيت غذايي با تكيه بر توليد از منابع داخلي
- نيل به خود كفايي در محصولات اساسي
- ارتقاء سطح سلامت مواد غذايي
- اصلاح و بهينه كردن الگوي مصرف
- حمايت موثر از توليد و صادرات با توجه به مزيت‌هاي نسبي و خلق مزيت‌هاي جديد
- ارتقاء ضريب بهره‌وري از آب در توليد محصولات كشاورزي
- استفاده‌ي علمي و بهره‌برداري بهينه از ساير نهاده‌هاي توليد
- حمايت موثر از سامان‌دهي فرآيند توليد و اصلاح نظام بازار محصولات كشاورزي
- حفظ منابع پایه برای آیندگان یا به عبارتی حفاظت از محیط زیست
با استفاده از روش هاي برنامه‌ريزي و مديريت مزرعه مي‌توان براي يك منطقه با توجه به مقدار نهاده‌هاي موجود مانند، مقدار زمين، آب، کودمصرفي، بذر و … پيشنهادهايي مبتني بر جديدترين روشهاي مديريت کشاورزي براي حداکثر نمودن سود، ارائه نمود. براي اين كار از الگوريتم‌هاي بهينه‌سازي شبيه الگوريتم ژنتيك، شبیه‌سازی بازپخت، الگوریتم بهینه‌سازی ازدحام ذرات، منطق فازي و… استفاده میشود.
الگوريتم جديدي بنام الگوريتم رقابت استعماري در سال 2007 توسط آتش پزگرگري ارايه شد. اين الگوريتم از تكامل سياسي اجتماعي انسان الگو گرفته و به حل مسايل بهينه‌سازي مي‌پردازد. از اين الگوريتم در حل مسايل زيادي در زمينه‌ي صنعت استفاده شده است. در اين تحقيق كارايي اين روش در تهيه‌ي الگوي بهينه‌ي كشت مورد بررسي قرار خواهد گرفت و در صورت مثبت بودن نتيجه، علاوه بر تعیین الگوي بهينه‌ي كاشت محصولات زراعي و باغي در شهرستان بشرویه امید است بتوان به سوالات زیر پاسخ داد.
- آيا الگوي کشت موجود بهينه است؟
- آيا مي‌توان با تغيير الگوي کشت درآمد کشاورزان را افزايش داد؟
- درصورت ارايه‌ی الگوي کشت جديد آيا نياز کارخانه خوراک دام و کارخانه‌جات پنبه پاک‌کني به مواد اوليه تأمين خواهدشد؟
- تفاوت عمده تغيير سطح زيرکشت مربوط به کدام محصول يا محصولات است؟
- درصورت حذف محدوديت‌ها (به جز آب) درآمد حاصل از الگوي کشت بهينه با الگوي فعلي چقدر تفاوت خواهد داشت؟
- درآمد و الگوي کشت در حالت در نظر گرفتن محدوديت تأمين نياز اوليه کارخانه خوراک دام و پنبه پاک کني و در حالت عدم محدوديت براي تأمين نياز اين دو کارخانه چه تفاوتي مي‌کند؟
- کم‌ترين و بيش‌ترين مصرف آب در الگوي کشت مربوط به کدام محصولات است؟
- ميزان سود حاصل از اين روش با روش فعلي چه تفاوتي دارد؟
- با ثابت ماندن ميزان درآمد فعلي کشاورزان چه تغييري در ميزان مصرف آب ايجاد مي‌شود؟
فهرست مطالب
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- الگوي كشت.. 46
3-2-1-1- موارد مهم در تعيين الگوي كشت.. 49
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 كلي الگوریتم پیشنهادی. 56
3-2-3-4- شکل‌گیری امپراطوری‌های اولیه 58
3-2-3-5- سياست جذب.. 59
3-2-3-6- جابجايي موقعيت مستعمره و امپرياليست.. 62
3-2-3-7- قدرت كل هر امپراطوري. 63
3-2-3-8- رقابت استعماري. 63
3-2-3-9- سقوط يك امپراطوري. 65
3-2-3-10- همگرايي. 65
3-2-4-جمع آوري و معرفي داده‌ها 66
3-2-5- مرتب كردن داده‌ها 70
3-2-6- تابع هدف.. 71
3-2-7- محدوديت‌ها و نحوه‌ي اعمال آن. 71
3-2-8- برنامه‌هاي تعيين الگوي كشت به روش الگوريتم رقابت استعماري. 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
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
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
فهرست جداول
جدول 1-1: بيلان متوسط چرخه‌ی آب كره زمين و ایران. 3
جدول1-2: خلاصه وضعيت منابع آبي تجديدپذير کشور 4
جدول 3-1: اطلاعات دمای ایستگاه بشرويه 40
جدول 3-2 : خلاصه اطلاعات بارش، رطوبت و تبخیر ایستگاه بشرويه 40
جدول 3-3 : خلاصه اطلاعات اقلیمی ایستگاه بشرويه 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 : پارامتر‌هاي 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
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
شکل 3-1- نقشه‌ی شهرستان بشرويه 38
شکل 3-2 : هیدرو گراف آب زیرزمینی آبخوان دشت بشرویه 42
شکل 3-3 : شماي کلی الگوریتم رقابت استعماري. 57
شکل 3-4 : اجزای تشکیل دهنده‌ی یک کشور 58
شکل 3-5 : چگونگي شكل‌گيري امپراطوري‌هاي اوليه 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
راهنمای خرید و دانلود فایل
برای پرداخت، از کلیه کارتهای عضو شتاب میتوانید استفاده نمائید.
بعد از پرداخت آنلاین لینک دانلود فعال و نمایش داده میشود ، همچنین یک نسخه از فایل همان لحظه به ایمیل شما ارسال میگردد.
در صورت بروز هر مشکلی،میتوانید از طریق تماس با ما پیغام بگذارید و یا در تلگرام با ما در تماس باشید، تا شکایت شما مورد بررسی قرار گیرد.
برای دانلود فابل روی دکمه خرید و دانلود کلیک نمایید.
ديدگاه ها