INTEGRATED STEPWISE APPROACH FOR OPTIMAL WATER ALLOCATION IN IRRIGATION CANALS

Authors


  • Une approche intégrée par étapes successives pour l'allocation optimale de l'eau des canaux d'irrigation.

ABSTRACT

Optimal water management in irrigation networks should be an integrated approach which includes both canal and field systems. Integrated optimal water management of irrigation networks requires consideration of both optimal allocation of water among different crops at field level, and optimal water delivery scheduling at the canal level, which is often neglected. In this study, an integrated stepwise approach has been presented for considering both farm- and canal-level optimization problems. Three modules are proposed for the optimization model. In the first module, crop–water production functions for different crops are produced, and optimal seasonal allocation of available water among several crops is determined using an LP algorithm. The objective function of this module is to maximize total net benefit of all crops. The second module takes the optimal allocated water to each crop from the first module, and determines its optimal distribution through the growing season for each crop, such that the total yield at the end of the season is maximized. Taking into account the output of the second module, and cultivated area of each crop, the water requirement volume for each secondary canal is computed. The third module determines optimal water delivery scheduling among outlets of the secondary canal using a genetic algorithm (GA). The objective of the third module is to minimize canal flow, and to maximize delivery adequacy and beneficial water delivery duration. The decision variables are delivery discharge to each outlet, the number of outlets grouped in a block which receive water sequentially, and the sequence of water delivery to the outlets in each block. The proposed approach was applied on the K canal of the Moghan Irrigation Network in the north-west of Iran. The optimal water delivery scheduling of a secondary canal, based on the optimal water allocation among several crops, and intra-seasonal irrigation scheduling are presented, which shows the utility of the integrated approach. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.

RÉSUMÉ

La gestion optimale de l'eau dans les réseaux d'irrigation devrait être une approche intégrée qui inclut à la fois le canal et les systèmes à la parcelle. La gestion optimale intégrée de l'eau des réseaux d'irrigation nécessite un examen à la fois de la répartition de l'eau entre les différentes cultures dans chaque parcelle et la planification optimale de l'approvisionnement en eau au niveau du canal, qui est souvent négligée. Dans cette étude, une approche intégrée par étapes successives a été présentée pour examiner le problème d'optimisation à la fois au niveau de la ferme et du canal. Trois modules sont proposés pour le modèle d'optimisation. Dans le premier module, les fonctions de production pour les différentes cultures sont fournies, puis la répartition saisonnière optimale de l'eau disponible pour différentes cultures est déterminée en utilisant un algorithme de programmation linéaire. La fonction objectif de ce module est de maximiser le bénéfice net total pour toutes les cultures. Le second module prend dans le premier module l'allocation d'eau optimale pour chaque culture, et détermine pour chaque culture la répartition optimale par saison de croissance, afin de maximiser le rendement total à la fin de la saison. Tenant compte de la sortie du deuxième module, et de la superficie cultivée pour chaque culture, le volume des besoins en eau pour chaque canal secondaire est calculé. Le troisième module détermine alors l'ordonnancement de distribution optimale d'eau entre les sorties du canal secondaire en utilisant l'algorithme génétique (GA). L'objectif du troisième module est de minimiser le flux du canal, et de maximiser l'adéquation de livraison et la durée de distribution d'eau. Les variables de décision sont le débit de livraison pour chaque point de distribution, ainsi que la séquence de distribution de l'eau vers les sorties de chaque bloc, dans le cas du nombre de points groupés en un bloc et qui reçoivent l'eau de manière séquentielle, et. L'approche proposée a été appliquée sur le canal K du réseau d'irrigation Moghan dans le nord-ouest de l'Iran. Enfin, nous présentons l'ordonnancement optimal de l'eau de distribution d'un canal secondaire, basé sur l'allocation optimale de l'eau entre plusieurs cultures, ainsi que le calendrier d'irrigation intra-saisonnier, dans le but de démontrer l'utilité de l'approche intégrée. Copyright © 2013 John Wiley & Sons, Ltd.

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