مقایسه الگوریتم ژنتیک و برنامه‌ریزی خطی برای حل مسائل بهینه‌سازی کاربری اراضی حوزه‌های آبخیز

Abstract

بهره‌برداری صحیح و اصولی از منابع طبیعی باعث حفظ این ثروت­‌های ارزشمند می­‌شود و به­‌کارگیری دانش بهینه‌سازی می­تواند کمک مؤثری در این راستا باشد. بر همین اساس، هدف از این مطالعه مقایسه الگوریتم تکاملی ژنتیک و روش کلاسیک برنامه‌­ریزی خطی در بهینه­‌سازی کاربری اراضی حوزه آبخیز بایگ می­‌باشد. نتایج مطالعه نشان داد که در صورت بهینه­‌سازی کاربری اراضی با برنامه‌ریزی خطی مساحت زراعت دیم کاهش و زراعت آبی افزایش می‌­یابد. بعد از کمینه‌­سازی، رواناب سطحی و رسوب­دهی کل حوضه به‌­ترتیب 1.16 و 12.91 درصد کاهش خواهد یافت. در صورت بهینه­‌سازی کاربری اراضی با الگوریتم ژنتیک، مساحت مرتع و زراعت آبی افزایش پیدا کرده، مساحت باغ آبی، بادام‌­کاری و زراعت دیم کاهش می­‌یابد. ضمن این‌که بعد از بهینه­‌سازی، رواناب سطحی و رسوب­دهی کل حوضه به‌­ترتیب 13.95 و 31.99 درصد کاهش خواهد یافت. نتایج همچنین نشان داد که برنامه­‌ریزی خطی در مقایسه با الگوریتم ژنتیک، در تامین محدودیت­‌ها بسیار بهتر عمل کرد و قید مساحت مجموع کاربری­‌ها در برنامه‌­ریزی خطی تامین ولی در الگوریتم ژنتیک برآورده نشد. نتایج به‌دست آمده از تحلیل حساسیت نشان داد که حساس­ترین ضریب در تابع کمینه‌­سازی رواناب و رسوب­دهی، ضریب مربوط به زراعت دیم با هزینه کاهش یافته برابر با 67.52 است. همچنین، نتایج گویای آنست که محدودیت سطوح کل کاربری­‌ها و محدودیت کمینه سطوح مراتع به­‌ترتیب با قیمت سایه‌ای 397.40 و 233.28 بیشترین تأثیر منفی را بر جواب بهینه و محدودیت­‌های بیشینه سطح کاربری باغات آبی و محدودیت بیشینه سطح کاربری بادام­کاری به­ترتیب با قیمت سایه‌ای 134.97- و 118.44- بیشترین تأثیر مثبت را بر جواب بهینه خواهند داشت. به‌عنوان نتیجه‌­گیری کلی، می‌­توان بیان کرد که الگوریتم‌­های تکاملی (مانند الگوریتم ژنتیک) زمانی که با مسائلی که دارای محدودیت­‌های زیاد هستند مواجه می‌­شوند، در مقایسه با تکنیک­‌های کلاسیک بهینه‌­سازی ضعیف­‌تر عمل می­‌کنند.