تحلیل هزینه‌های سیستم آبیاری تحت فشار در دانشگاه تهران با تمرکز بر توسعه نرم‌افزار

بر اساس گزارش خبرگزاری مهر و به نقل از دانشگاه تهران، محققان گروه مهندسی آبیاری و آبادانی این دانشگاه با انجام تحقیقی با عنوان «مدل‌سازی هزینه سیستم‌های آبیاری تحت‌فشار» به نتایج با ارزشی دست یافته‌اند که این دستاورد نوآورانه، نقشی کلیدی در بهینه‌سازی فرآیندهای برنامه‌ریزی و مدیریت منابع مالی پروژه‌های آب و خاک ایفا می‌کند و در راستای افزایش کارآیی سیستم‌های آبیاری و پایداری کشاورزی، گامی اساسی به شمار می‌آید.

خالد احمدآلی، یکی از اعضای هیئت علمی دانشگاه تهران در این راستا اظهار داشت: با شدت گرفتن بحران آب در ایران و جهان، تغییر سیستم‌های آبیاری از روش‌های سطحی به سیستم‌های آبیاری تحت‌فشار، به‌عنوان یکی از راهکارهای موثر و اصلی برای مصرف بهینه آب و افزایش بهره‌وری آن محسوب می‌شود. این روش با پذیرش رویکرد مدیریت یکپارچه منابع آبی می‌تواند به پایداری منابع آب کمک کند. به دلیل تأکید جدی در اسناد بالادستی و برنامه هفتم توسعه بر اجرای طرح‌های آبیاری تحت‌فشار برای حفظ منابع آب و خاک و افزایش تولیدات کشاورزی، تخصیص بهینه اعتبارات و پیش‌بینی هزینه‌های این سیستم‌ها از اهمیت بالایی برخوردار است.

احمدآلی ادامه داد: در حال حاضر، تخصیص بودجه برای این طرح‌ها بر اساس سطح مساحت آنها و بدون در نظر گرفتن عوامل محیطی اثرگذار بر هزینه نظیر ویژگی‌های منابع آبی، خاک، نوع محصول، وضعیت اقلیمی، مدیریت و غیره صورت می‌گیرد. این رویکرد فعلی نه تنها دقت لازم را ندارد بلکه منجر به ناعدالتی و اتلاف منابع می‌شود. از آن‌رو، یکی از نیازهای اساسی سازمان برنامه و بودجه، وزارت جهاد کشاورزی، وزارت نیرو، بهره‌برداران آب و شرکت‌های مهندسی و پیمانکاری، برآورد دقیق هزینه این پروژه‌ها پیش از طراحی و اجراست. با در نظر گرفتن وسعت اراضی آبیاری تحت‌فشار و پتانسیل بالقوه توسعه این سیستم، شناسایی و مدل‌سازی عوامل موثر بر هزینه‌های مربوطه می‌تواند در بهینه‌سازی برنامه‌ریزی اعتبارات در سطوح ملی و استانی نقشی کلیدی ایفا کند.

عضو هیئت علمی دانشکدگان کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران در توضیح روند این تحقیق گفت: در مرحله اول، یک بانک داده جامع شامل متغیرهای مستقل (عوامل موثر بر هزینه) و متغیرهای وابسته (هزینه بخش‌های مختلف هر سیستم) از پروژه‌های آبیاری بارانی و موضعی در نقاط گوناگون کشور، در فاصله زمانی ۲۰ ساله با تمام جزئیات جمع‌آوری شد. متغیر وابسته این تحقیق، هزینه سیستم‌های آبیاری شامل «هزینه ایستگاه پمپاژ و سیستم کنترل مرکزی»، «هزینه لوازم داخلی مزرعه»، «هزینه نصب و اجرای سیستم و ایستگاه پمپاژ» و «هزینه کل» بود. در مرحله بعدی با استفاده از روش‌های گوناگون انتخاب ویژگی، مهم‌ترین و موثرترین ویژگی‌ها بر هزینه بخش‌های مختلف شناسایی شد. به‌طور خاص، انتخاب ویژگی با الگوریتم‌های مختلفی چون WCC، LCA، GA، PSO، ACO، ICA، LA، HTS، FOA، DSOS و CUK انجام گرفت.

او اضافه کرد: در مرحله بعد با استفاده از مؤثرترین متغیرهای شناسایی‌شده، چندین مدل رگرسیون خطی چندمتغیره، رگرسیون بردار پشتیبان، شبکه‌های عصبی مصنوعی، برنامه‌ریزی بیان ژن، الگوریتم ژنتیک، درخت تصمیم و یادگیری عمیق به‌منظور برآورد هزینه‌های هر بخش مورد استفاده قرار گرفتند و مدلسازی‌ها به‌وسیله معیارهای مختلف ارزیابی شدند تا مدل‌های برتر برای هر بخش شناسایی شوند.

دکتر احمدآلی افزود: پس از شناسایی برترین ویژگی‌ها و مدل‌ها، پژوهش به مهم‌ترین مرحله، یعنی طراحی برنامه کامپیوتری وارد شد. نرم‌افزار ISCE (Irrigation Systems Cost Estimator) این قابلیت را دارد که با دریافت متغیرهای زودیافت و آسان‌دسترس در مرحله پیش از طراحی سیستم آبیاری تحت فشار برای هر دو نوع آبیاری بارانی و موضعی، هزینه بخش‌های مختلف سیستم را با دقت و صحت بالا برآورد کند. نتایج ارزیابی نرم‌افزار نشانگر توانایی توسعه و تعمیم نتایج آن در سطح بین‌المللی است. این نرم‌افزار، با برخورداری از ویژگی‌های زودیافت، می‌تواند به عنوان یک ابزار علمی و فنی به سیاست‌گذاران، مدیران، پژوهشگران، دانشجویان، مشاوران، پیمانکاران و دیگر جامعه ذینفع در حوزه آب کمک شایانی کند.

شایان ذکر است، طراحی و توسعه این نرم‌افزار در چارچوب رساله دکترای مسعود پورغلام آمیجی با راهنمایی عبدالمجید لیاقت و خالد احمدالی انجام شده و موفق به کسب درجه عالی گردیده است. دستاوردهای پژوهش تیم تحقیقی در چندین مقاله معتبر علمی داخل و خارج کشور منتشر شده است. مقاله “A novel early stage drip irrigation system cost estimation model based on management and environmental variables” که بخشی از نتایج این پژوهش است، در مجله “Nature Scientific Reports” به چاپ رسیده است.