عنوان

توسعه مدل رياضي بر پايه عدم حتميت براي تخصيص منابع آب و ارزيابي ريسك كمبود آن (مطالعه موردی: استان آذربايجان شرقي)

شماره

پ۲۵۵۰۹

زبان متن نوشتاري يا گفتاري و مانند آن

per

عنوان اصلي

توسعه مدل رياضي بر پايه عدم حتميت براي تخصيص منابع آب و ارزيابي ريسك كمبود آن (مطالعه موردی: استان آذربايجان شرقي)

نام نخستين پديدآور

مهری راعی جدیدی

نام ناشر، پخش کننده و غيره

کشاورزی

تاریخ نشرو بخش و غیره

۱۴۰۰

نام خاص و کميت اثر

۱۷۶ص.

مواد همراه اثر

سی دی

جزئيات پايان نامه و نوع درجه آن

دکتری

نظم درجات

اقتصاد کشاورزی –گرایش اقتصاد منابع طبیعی

زمان اعطا مدرک

۱۴۰۰/۴/۱۶

متن يادداشت

با توجه به رشد روزافزون جمعیت و توسعه سریع اقتصاد جهانی، تعارض بین کاهش منابع آب موجود و افزایش تقاضای آب در بسیاری از کشورها به یک موضوع چالش برانگیز تبدیل شده¬است و تصمیم¬گیرندگان را وادار ساخته¬است تا با مدیریت صحیح منابع موجود و تخصیص بهینه منابع محدود به نیازهای نامحدود بشری به بهترین نحو ممکن پاسخ دهند. افزایش تولید محصولات کشاورزی برای تامین غذای لازم برای جمعیت در حال رشد در جهان و به¬خصوص در بسیاری از کشورهای درحال¬توسعه فشار زیادی به منابع آبی آورده¬است. بنابراین نگرشی جدید در خصوص مدیریت منابع آب در بخش کشاورزی ضروری به¬نظر می¬رسد. از سوی دیگر انواع عدم¬حتمیت¬های موجود در سیستم منابع آب، موجب تشدید پیچیدگی در روند تصمیم¬گیری و مدیریت منابع آب مي¬شود. بر این اساس در این مطالعه ابتدا با تلفیق روش بهینه¬سازی معیار کاتااوکا (یا فرکتایل)، مدل برنامه¬ریزی محدودیت شانس و مدل برنامه¬ریزی بازه¬ای در چهارچوب مدل برنامه¬ریزی تصادفی دومرحله¬ای، یک مدل برنامه¬ریزی تصادفی دومرحله¬ای تعاملی بر پایه عدم¬حتمیت (UITSP) برای تخصیص منابع آب کشاورزی توسعه داده شده، به گونه¬ای که عدم¬قطعیت¬های موجود در سیستم منابع آب را به¬صورت توابع توزیع احتمال و بازه¬ای، هم در تابع هدف و هم در محدودیت¬ها، و با کران¬های تصادفی در نظرگرفته و تخصیص منابع آب را به گونه¬ای انجام می¬دهد که در صورت نقض اهداف وعده¬ داده¬شده و عدم تامین تقاضای آب کشاورزی مربوطه پس از وقوع حوادث تصادفی، ضرر و زیان ناشی از رویداد تصادفی به حداقل برسد. سپس با استفاده از نتایج این مدل و با استفاده از شاخص¬های مختلف اندازه¬گیری ریسک و روش ارزیابی جامع فازی به ارزیابی ریسک کمبود آب پرداخته شده¬است. چهارچوب توسعه¬یافته در یک مطالعه موردی (محدوده¬های مطالعاتی منتخب استان آذربایجان¬شرقی) برای افق زمانی 1399-1398 اعمال شده¬ و در محيط نرم¬افزاري GAMS حل شده است که با کاربرد آن برای محدوده¬های مطالعاتی منتخب، مجموعه¬ای از نتایج تخصیص و کمبود منابع آب کشاورزی (سطحی و زیرزمینی) به¬صورت بازه¬ای و همچنین سطوح ارزیابی ریسک کمبود آب کشاورزی تحت سطوح مختلف شدت جریان آب و سطوح مختلف تخطی از محدودیت آب دردسترس ایجاد می-شود. نتایج حاکی از آن است در شرایطی که احتمال نقض محدودیت آب دردسترس (α) 1/0 و سطح رضایت تابع هدف (β) 001/0 باشد بیشترین میزان تخصیص آب و بیشترین سود اقتصادی عاید سیستم می¬شود. مقایسه نتایج بهینه تخصیص بر اساس مدل UITSP و شرایط واقعی (موجود) مصرف آب کشاورزی نشان می¬دهد مقدار بهینه آب زیرزمینی تخصیص داده شده به محدوده-های مطالعاتی مرند، تبریز، میانه و شبستر به ترتیب به میزان 8/7، 4/12، 3/0 و 7/5 میلیون مترمکعب نسبت به وضع موجود کاهش می¬یابد، در حالی¬که سود خالص سیستم در این محدوده¬ها به¬ ترتیب به میزان 9/15، 6/18، 1/4 و 8/12 درصد افزایش می¬یابد. نتایج حاصل از ارزیابی ریسک کمبود آب در محدوده¬های مطالعاتی منتخب نشان می¬دهد محدوده¬های مطالعاتی شبستر، مرند و تبریز در اکثر سناریوها در سطح ریسک کمبود آب بالا قرار دارند که سطح ریسک جدی و بحرانی است. سطح ریسک کمبود آب در محدوده مطالعاتی میانه نیز در سطح کم و قابل قبول می¬باشد. لکن با توجه به تغییرات اقلیمی، افزایش جمعیت، افزایش میزان تقاضای محصولات کشاورزی و تغییر میزان احتمال آب دردسترس در سال¬های آینده، سطوح ریسک محاسبه شده ممکن است تغییر وضعیت داده و به سطوح بالاتر برسد. ادامه این روند کلیه سرمایه‌‌گذاری‌ها و مبانی اقتصادی استان را تهدید می کند. بنابراین پیشنهاد می¬شود در سياستگذاري¬ها و مديريت منابع آب، روش¬هاي علمي تخصیص آب، جایگزین روشهای مدیریتی ناکارا و کم¬بازده شوند. همچنين بر اساس ميزان سطوح ريسك محاسبه شده، مناطق مورد مطالعه بر اساس شدت ريسك به مناطق همگن درجه¬بندي شده و بر اساس آن سياست¬هاي مديريتي مانند استفاده از تکنولوژی¬های صرفه¬جویانه در مصرف آب و همچنین تغییر الگوی کشت به سمت کاشت گیاهان مقاوم به کم آبی و دارای سود به ازاءهر واحد آب بیشتر به خصوص در مناطق پرریسک در اولويت قرار گيرد.

متن يادداشت

Abstract: Given the growing populationand and rapid global economic development, the conflict between reduced available water resources and increased water demand in many countries has become a challenging issue and it has forced consequently the decision makers to respond to the unlimited human needs in the best possible way with the proper management of available resources and the optimal allocation of limited resources. Agricultural production around the world is limited by the quantity and quality of water available for irrigation. Increasing agricultural production to provide food for the growing population in the world, and especially in many developing countries, has put great pressure on water resources. Therefore, a new approach to water resources management in the agricultural sector seems necessary. On the other hand, the types of uncertainties in the water resources system exacerbate the complexity of the decision-making and management process of water resources. Accordingly, in this study, first an uncertainty-based interactive two-stage stochastic programming (UIMSP) model for supporting water resources management was developed by incorporating the Kataoka’s criterion approach, the chance constraint programming model and the interval programming model within a two-stage decision- making framework. UIMSP is able to deal with uncertainties expressed as intervals and probability distributions that coexist in the objective function and constraints. Moreover, it realizes agricultural water allocation decisions to minimize penalties when the corresponding promised targets are violated after random events have happened. Then the risk of water shortage has been evaluated on the basis of results of stochastic optimization model and using different water shortage risk evaluation indicators and fuzzy comprehensive assessment method. The developed framework was applied in a case study (selected study areas of East Azerbaijan province) for the time horizon of 2019-2020 and has been solved in the GAMS software environment version 24.1.3. The developed framework was applied in a case study (Selected study areas of East Azerbaijan province). In application of the developed framework to a real case study, series of results of agricultural water resources allocation and shortage expressed as intervals, and agricultural water shortage risk evaluation levels under different flow levels and violating probabilities are generated. The results indicated that the maximum amount of water allocation and the maximum system benefits will be achieved when α=0.1 (the probability of violating) and β=0.001(satisfactory levels of the objective function). Comparison of optimal allocation results based on UITSP model and actual (existing) conditions of agricultural water consumption shows that the optimal amount of groundwater allocated to Marand, Tabriz, Miyaneh and Shabestar basins reduce by 7.8, 12.4, 0.3 and 5.7 million cubic meters, respectively, compared to the current situation, while the net profit of the system in these areas increases by 15.9%, 18.6%, 4.1% and 12.8%, respectively. The results of water shortage risk assessment in selected study areas show that the Marand, Tabriz and Shabestar basins are in the category of high-risk level in most scenarios, which is a serious and critical risk level. The level of risk of water shortage in the Miyaneh basin is in the category of low which is acceptable. However, due to climate change, population growth, increasing demand for agricultural products and changing the probability of available water in the future, the water shortage risk may change and reach higher levels. The continuation of this process threatens all investments and economic foundations of the province. Therefore, it is suggested that in water resources policy and management, scientific methods of water allocation replace inefficient and traditional methods. The use of water-saving technologies as well as changing the cultivation pattern to drought resistant crops and profitable plants per unit of water in high-risk areas, are other effective measures in risk management of water resources.

عنوان گونه گون

Developing a Mathematical Model Based on Uncertainty for Allocating Water Resources and Assessing the Water Shortage Risk (Case Study: East Azerbaijan Province)

عنصر شناسه اي

‏ راعی جدیدی،

ساير عناصر نام

‏مهری

کد نقش

تهيه کننده

عنصر شناسه اي

‏ حسین زاد ،

عنصر شناسه اي

قربانی،

ساير عناصر نام

‏جواد

ساير عناصر نام

‏محمدعلی

تاريخ

استاد راهنما

تاريخ

استاد مشاور

عنصر شناسه اي

‏ تبریز