线性规划方法对土地和水资源的分配管表面下命令面积灌溉——一个案例研究的方法

s . b . Gadge s . d . Gorantiwar Virendra kumar和Mahesh Kothari

灌溉和排水工程部门,博士Annasaheb Shinde农业工程学院圣雄Phule Krishi Vidyapeeth, Rahuri,印度
水土工程部门,旅程普拉塔普农业技术大学,乌特迪尔,印度。

文摘

线性规划模型制定建议最优种植模式,命令地区地面灌溉。模型的目标是实现最大的净收益。模型的目标函数受到约束,即总可用水资源和土地在不同灌溉时期。该模型应用于直接的命令区小。3穆勒的灌溉项目,Ahmednagar,马哈拉施特拉邦的不同比例总命令面积小。3所示。模型给出的最优种植模式431.7公顷的命令区有171280立方米的水资源“ON”期间(7天)的运河旋转比例为60%。纯收益的最佳种植计划是5068万Rs。最优种植模式包含分配25.9公顷面积的木瓜,25.90公顷甘蔗、96.4公顷拉比番茄,6.17公顷拉比洋葱,78.35公顷雨季茄子,白菜2.98公顷,夏季茄子55.03公顷和12.88公顷夏季洋葱。

关键字

线性规划、优化种植模式、水分配,运河命令区。

介绍

有必要增加耕地面积和/或增加单位面积的产量,以满足日益增长的需求的食物,纤维和燃料的不断增加的人口。灌溉农业生产力的2 - 3倍旱作农业的生产力必须带来更多的灌溉下的面积。然而由于产业越来越大的压力,国内行业;和增加意识的生态问题,而很难带来额外的耕地面积和农业用水的分配额外的份额。另一方面农业用水的减少是由于优先级的水为国内和工业部门在国家和国家政策。其他选项增加生产单位面积和单位水需要更多的科学利用和优化配置的资源获得最大的回报。

印度的灌溉项目采用表面的灌溉方法。灌溉间隔通常是大约一个星期或者更多。的最小水深申请每个灌溉通常很大,例如50毫米以上。如果以前的灌溉而被跳过或延长;更大的深度需要应用。因此,出口的配水系统命令的灌溉工程设计等领域的特定领域得到水灌溉期间只有一次。此外,现有的种植模式仍然相同很多年了。随机引入新作物的农民在命令不得利用可用的土地和水资源获得最大的回报。这强调现有的种植模式的多样化,净收益最大化可用的土地和水资源。大部分的技术提出了这些资源的优化配置是复杂和繁琐的广泛使用。 These include linear programming, non-linear programming, dynamic programming, evolutionary algorithms etc. Linear programming technique has been found to be having wider application for optimum allocation of land and water resources in the command area of irrigation projects due to its simplicity in formulation and implementation [1-3]. In the present study which aims at developing the optimal cropping pattern for maximization of net returns at minor level of command area, the linear programming technique has been used. This paper first presents the optimization model based on linear programming, the description of case study area with input parameters and then the results of the application of the model to the case study.

模型开发

1。最小面积甘蔗应该出口命令总面积的10%。

2。最小面积一起水果作物(木瓜、香蕉、石榴、葡萄和石灰)应该出口命令总面积的10%。

3所示。最小面积所有秋收作物作物(秋收作物大豆、秋收作物花生、棉花和雨季茄子)应该出口命令总面积的20%。

4所示。最小面积所有拉比作物(拉比西红柿,拉比洋葱、克、土豆和卷心菜)应该出口命令总面积的40%。

5。最小面积所有夏季作物(夏天夏天夏天夏天茄子,黄瓜,洋葱,秋葵、夏花生和夏季辣椒)应该出口命令总面积的20%。

目标函数的系数

单位面积上获得的净收益(Rs /公顷)在不同作物作为目标函数的系数。这些系数(Equation1)不同作物表面灌溉方式下表1中给出。

土地面积约束的系数

系数不同作物的土地面积约束方程(3)展示在表2。这些约束表明存在与否的一个特定的作物在指定的灌溉期间,根据种植/播种日期和作物生长时期。任何灌溉期间总可耕种的面积不能超过总命令区即431.75公顷。

水资源约束的系数

作物的灌溉需求表达特定灌溉时期用作系数m的水需求约束。作物系数方程,用于估计不同作物蒸散在表3给出了参考作物蒸散。地面灌溉方法的效率被认为是60%。的最小深度灌溉被认为是40毫米。需水系数的约束方程(2)如表4所示。总需水量任何灌溉期间不能超过流入灌溉期间即171280立方米。

总水量

总水资源指定灌溉期间即不定式在方程(2)估计排放小的帮助下和总天数在”的第i期灌溉时期。灌溉用水间隔14天在这项研究是7天的交货期。每日流量入口的小“ON”时期的运河是10。因此,总水可用在进口的小“ON”期间供水171280立方米。这水的可用性被认为是流入所有26个灌溉时间。

作物系数的数据

自从位置具体数据在舞台上明智的作物系数并不可用,舞台明智的作物系数香蕉、甘蔗、黄瓜、葡萄、茄子和卷心菜采用从艾伦等[4]。同样,舞台明智的作物系数洋葱,棉花、大豆、马铃薯和番茄采用Doorenbos等[5]。然而,可用的位置具体数据是一些作物,因此本地开发作物系数采用这些作物的研究。克和花生作物系数采用帕蒂尔[6]。同样,辣椒和秋葵的作物系数数据采用从Dhotre出版社[7]。如上所述在作物系数曲线为估算开发日常Kc值在表3。

案例描述

研究区,直接小。3,坐落在穆勒右岸运河的链测长度11840米的脑力劳动穆勒灌溉项目。穆勒灌溉项目坐落在河的穆勒,起源于西高止山脉附近Harishchandragad (RL 1425)高Sahyadri的范围。穆勒灌溉项目的命令区位于纬度之间19°15 ' 00”N 19°45“00”N和经度74°30 ' 00 " E 75°15 ' 00”大肠的河流和命令区域灌溉项目位于Ahmednagar区,马哈拉施特拉邦。穆勒的水库灌溉工程位于Baragaon nandu和命令区分布在Rahuri Newasa, Shevgaon Pathardi Talukas Ahmednagar。总文化环绕的命令区小431.75公顷。轻微的放电头调节器是0.283立方米秒。该地区平均年降雨量为550毫米。该地区半干旱的气候,年平均气温观察到不同32°C到17°C。

作物生长在两个赛季即秋收作物和拉比一起多年生作物。推荐的项目包括多年生植物的种植模式,两个季节性辣椒和棉花等作物,像bajara秋收作物作物,水稻,花生和蔬菜和拉比的作物如小麦、玉米、克炎热的天气作物的一小部分和un-irrigated脉冲。

转动供水系统后面是穆勒的运河命令区灌溉项目。旋转是基于7天7天“上”和“关闭”。目前,用水户协会形成在命令和水体积的基础上提出了指控。

有346个土地持有者在命令区域。大多数的农民(52%)在研究区域边际农民。小农户构成了命令的农业社区总面积的33%。总数的12%土地持有者在半中类别和只有1%的农民有中等大小的土地。

选择的作物

庄稼在分析中考虑木瓜、香蕉、甘蔗、石榴、柠檬、葡萄、秋收作物大豆、拉比番茄,秋收作物花生,拉比洋葱、棉花、克,土豆,雨季茄子,白菜,夏天的茄子,夏天的黄瓜,洋葱,夏天夏天夏天夏天秋葵,花生和辣椒。这些作物的选择是基于他们的生产力在该地区和作物的农民的偏好。

结果和讨论

开发模型应用于案例研究区域在以下假设条件下与前一节中给出的输入数据。

1。所有生产商在命令输入系数相同。

2。所有的农民一个命令遵循相同的种植模式。

3所示。输入要求劳动力、化肥等不限制因素最优裁剪。

4所示。土地和水资源优化配置的唯一限制。

开发模型解决了使用ms excel®软件,解算器。结果的应用程序模型的直接的命令区小。3,穆勒灌溉项目在这里讨论。模型运行的命令总面积较小。然而,结果是不可行的,表示可用的水是不够的。以后,发现可用的水不足以灌溉整个命令区,不同比例的命令,从0.4到0.7被认为是用于灌溉。作物分配获得不同比例的命令用于灌溉领域是表5中给出。从表5,观察下了灌溉面积增加,较低的作物需水量发现虽然他们的净收益分配的更少。

净收益

灌溉净效益获得不同比例的命令区提出了如图2所示。图2显示了净收益增加的比例命令区和最大净效益(5068万Rs)获得60%的命令时可用面积得到灌溉与额定流入(171280立方米)小的入口。然而,净收益的比例减少,如果命令区进一步增加。净效益的降低是由于原因是灌溉面积增加了可用水资源分配给较低的作物需水量这未必产生更高的净收益。进一步增加灌溉面积增加拉比作物分配,而分配夏季和秋收作物作物减少。这是由于一个事实,即夏季和秋收作物作物需水量高相比,拉比作物。

图2的影响区域上受到灌溉净效益产生在地面灌溉方法。最优种植模式

最优计划的产量最大的好处。最优灌溉作物配置命令观察到60%的命令。最优面积25.9公顷面积的分配包括分配木瓜,25.90公顷甘蔗、96.4公顷拉比番茄,6.17公顷拉比洋葱,78.35公顷雨季茄子,白菜2.98公顷,夏季茄子55.03公顷和12.88公顷夏季洋葱。

地面灌溉下的分配方法

水分配根据最优计划(60%灌溉的命令)提出了图3。分配是观察到的变化从6.6 ha-cm(171279立方米)4.0 ha-cm(103786立方米)。所需的最大分配2日,9日,12日,19日,25日和26日灌溉时期。这种变化是由于在不同时期需水量的变化。水分配图3中给出时间表还充当小的水释放时间表。3最优效益。

图3水分配时间表最大净效益在地面灌溉方法。

结论

以下结论来自模型的应用直接的命令区小。3、穆勒灌溉项目:

1。基于线性规划的计算机模型是有用的去寻找最优种植模式和水在小级别发布时间表的给定的场景下作物和水混合的可用性。

2。可用的水在进口的命令区是不够的灌溉整个命令区。命令的最优灌溉60%面积的可用水资源171279立方米“ON”期间(7天)的运河旋转。

3所示。是最优分配木瓜命令总面积的6.0%,6.0%,甘蔗,22.33%,1.43%,拉比洋葱,拉比番茄18.15%,雨季茄子,白菜,0.69% 12.75%,夏天夏天洋葱茄子和2.98%。

引用

W Dracup大厅和J。“水资源系统工程”。Mc-Graw希尔图书有限公司,1970年纽约,美国。
D Karmeli G仙女和M托德。灌溉系统:设计和操作,牛津大学出版社,1985年南非开普敦。
K R Reddy, P Sridevi, Srinivasulu和T V Satyanarayana,土地和水资源的优化配置——线性规划方法。安得拉邦农业日报,49卷,没有。1和2,2002年,页102 - 107。
艾伦R G L S Periera D Raes史密斯和M。“作物蒸散:准则计算作物需求”。灌溉和排水纸56号,粮农组织、意大利罗马》1998
J Doorenbos, H Kassam。“屈服应对水”。灌溉和排水纸33号,粮农组织、意大利罗马》1979。
P D帕蒂尔,Rahuri地区作物蒸散的随机模型。m .科技论文提交M.P.K.V.2007年,Rahuri。
R S Dhotre N N Firake S D Gorantiwar,帕蒂尔,R Takte Bhosale。“Thibak sinchan聚苯胺va -阿拉伯茶vyawasthanpan”(马拉地语),精确农业发展中心,没有出版。603年,圣雄Phule Krishi Vidyapeeth, Rahuri, 2008年。45-49页。

表1的目标函数系数(净收益、Rs /公顷)。

表2系数面积约束

表3作物系数方程用于计算不同作物蒸散

在那里,

Kct =作物系数t的一天

t =天考虑

T =总作物生长时期从播种到收割(天)

a0, a1, a2…=常数方程

表4需水系数约束(毫米)

表5的区域分配在不同作物不同比例的命令地区灌溉

(注意:数字在括号表示命令总面积的百分比)