امکان‌سنجی استفاده از آب‌های نامتعارف (پساب شهری) در کشاورزی با استفاده از فرآیند تحلیل سلسله مراتبی (AHP)

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 مهندسی آب گرگان

2 گرگان

3 گروه زراعت، دانشکده تولید گیاهی، دانشگاه علوم کشاورزی و منابع طبیعی گرگان، گرگان، ایران

چکیده

استفاده‌ی مفید از منابع آب نامتعارف برای کشاورزی پایدار با در نظر گرفتن مجموعه‌ی اثرات زیست‌محیطی و بازده اقتصادی فرآیندی است چند معیاره که تصمیم‌گیری در مورد آن، بر اساس ارزش هریک از معیارها صورت می‌پذیرد. در این پژوهش پس از گردآوری منابع مرتبط و استخراج معیارهای تصمیم‌گیری در رابطه با استفاده از پساب در کشاورزی، ساختار سلسله مراتبی بر مبنای دو عامل فنی- اقتصادی و زیست‌محیطی تهیه و با استفاده از تحلیل سلسله مراتبی در محیط نرم‌افزار GIS، امکان‌سنجی استفاده از پساب برای کشت 10 گیاه زراعی رایج در استان گلستان انجام شد. معیارهای فراهمی آب آبیاری، فاصله فنی- اقتصادی از خروجی تصفیه‌خانه و مطلوبیت اراضی برای کشت گونه از زیر‌معیارهای فنی- اقتصادی و کیفیت آب آّبیاری، خاک، گیاه و آسیب‌پذیری آبخوان از معیارهای زیست محیطی این ساختار هستند. همچنین پارامترهای شیب، توپوگرافی، کاربری اراضی، عمق خاک و فاصله‌ی مجاز فنی به عنوان عوامل محدود‌کننده در نظر گرفته شد. معیارهای تصمیم گیری و عوامل ایجاد محدودیت بر اساس مطالعات صورت گرفته در زمینه استفاده از پساب در کشاورزی در نظر گرفته شده و بر اساس نظرات کارشناسان تعیین ارزش و آنالیز حساسیت گردید. نتایج این امکان‌سنجی که با استفاده از داده‌های مرتبط با تصفیه‌خانه فاضلاب کردکوی نشان داد، علی رغم پایین بودن میزان مطلوبیت کشت تمامی گیاهان به دلیل عدم مطلوبیت پارامتر‌هایی چون نیترات، آلودگی میکروبی و آسیب پذیری آبخوان که دارای بالاترین میزان حساسیت و وزن نسبی بودند، دو گیاه پنبه و کلزا از بین 10 گیاه رایج زراعی در منطقه، بالاترین مطلوبیت کشت با پساب را در منطقه‌ی تحت پوشش تصفیه‌خانه کسب کردند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Feasibility of unconventional water (municipal wastewater) consumption in agriculture using Analytical Hierarchy Process (AHP)

نویسندگان [English]

  • parvin zolfaghary 1
  • Mehdi Zakerinia 2
  • H Kazemi 3
1 GORGAN
2 GORGAN
3 Department of Agriculture, Plant production College, Gorgan University of Agricultural Sciences and Natural Resources, Gorgan, Iran
چکیده [English]

The beneficial use of unconventional water resources for sustainable agriculture, taking into account the environmental impacts and economic returns, is a multi-criteria decision-making process based on the value of each criterion. In this research, after collecting resources and extracting decision making criteria regarding the use of wastewater in agriculture, a hierarchical structure based on two technical-economical and environmental factors is prepared and using a hierarchical analysis in the GIS software environment, the feasibility of using wastewater for cultivation of 10 common crops was carried out in Golestan province. The irrigation water fairness, the techno-economical distance from the outlet of the treatment plant and the suitability of the land for cultivating are from the technical-economical sub-criteria And the quality of irrigation water, soil, plant and aquifer vulnerability are the environmental criteria of this structure. Also, some parameters such as slope, topography, land use, depth of soil and technical permissible distance were considered as limiting factors. The results of this feasibility study, which was carried out using data from Kurdokoy wastewater treatment plant, Despite the low utilization rate of all plants due to lack of utility parameters such as nitrate, microbial contamination and aquifer vulnerability, which had the highest sensitivity and relative weight, cotton and canola have the highest desirable yield of 10 common crops In the area covered by the wastewater plant.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Unconventional Water
  • Wastewater
  • Analytical Hierarchy
  • GIS
آب منطقه‌ای استان گلستان. 1388. مطالعات اراضی شمال گرگان رود و قره‌سو.
پیر صاحب، م.ف شرفی، ک. و دوگوهر، ک. 1391. مقایسه کیفیت پساب تصفیه‌خانه فاضلاب اولنگ مشهد و آب چاه برای آبیاری. مجله آب و فاضلاب، 4: 116-124.
تقواییان، ص.، علیزاده، ا. و دانش، ش. 1386. تأثیر کاربرد فاضلاب در آبیاری بر خصوصیات فیزیکی و برخی خصوصیات شیمیایی خاک. مجله آبیاری و زهکشی ایران. 1 .1 :49-61.
توسلی، ا. و همکاران. 1389. اثر فاضلاب تصفیه‌شده همراه با مقادیر مختلف کودهای دامی و شیمیایی بر غلظت عناصر و عملکرد ذرت. مجله آب و فاضلاب. 3: 37-45.
روحانی شهرکی، ف.، مهدوی، ر. و رضایی، م. 1384. اثر آبیاری با پساب بر برخی خواص فیزیکی و شیمیایی خاک. نشریه آب و فاضلاب.  1. 16 : 23-29.
رضوانی مقدم، پ. و میرزایی، م. 1388. تأثیر نسبت‌های مختلف آب چاه با فاضلاب تصفیه‌شده بر خصوصیات مرفولوژیکی، عملکرد و اجزای عملکرد ذرت، سورگوم و ارزن. مجله پژوهش‌های زراعی ایران. 1: 63-77.
سازمان حفاظت محیط‌زیست. 1395. استاندارد کیفیت آب‌های ایران.
علیزاده، ا. 1385. طراحی سامانه‌های آبیاری (جلد اول). مشهد: دانشگاه امام رضا (ع).
غلامی، م.1393. تحقیق پیرامون آب‌های نامتعارف و تبدیل آن با استفاده از تکنولوژی‌های نو به آب‌های باکیفیت جهت مصرف شرب و غیره به لحاظ زیست‌محیطی. طرح تحقیقات کاربردی سازمان آب منطقه‌ای استان گلستان.
فرهادیان عزیزی، ش.، کاظمی، ح. و سلطانی، ا. 1397. ارزیابی زراعی–بوم شناختی اراضی شهرستان گنبدکاووس جهت کشت گندم دیم با استفاده از تحلیل‌های مکانی GIS. مجله تولید گیاهان زراعی, 2 ، 11:11-17.
قدسی پور، ح. 1391. فرآیند تحلیل سلسله مراتبی (AHP). تهران: دانشگاه صنعتی امیرکبیر.
کاظمی، ح.، طهماسبی سروستانی، ز.ا.، کامکار، ب.، شتایی، ش. و صادقی، س. 1391. پهنه بندی زراعی – بوم شناختی استان گلستان جهت کشت کلزا با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی(GIS) و فرآیند تحلیل سلسله مراتبی(AHP). مجله الکترونیک تولید گیاهان زراعی. 5(1): 123-139.
کاظمی، ح.، طهماسبی سروستانی، ز.ا.، کامکار، ب.، شتایی، ش. و صادقی، س. 1395.تدوین الگوی کشت بهینه برای استان گلستان با استفاده از سامانه اطلاعات جغرافیایی (GIS). پژوهش‌های آبخیزداری. 110: 88-106.
کمیته ملی آبیاری و زهکشی(a). مروری بر استانداردها و تجارب استفاده از پساب‌ها برای آبیاری.
کمیته ملی آبیاری و زهکشی.1382. مهار آلودگی‌های ناشی از فعالیت‌های کشاورزی.
معاونت نظارت راهبردی، دفتر نظام فنی اجرایی، با همکاری وزارت نیرو، دفتر مهندسی و معیارهای فنی آب و آبفا .1394. ضوابط زیست محیطی استفاده از پساب و آب های برگشتی. تهران: سازمان مدیریت و برنامه ریزی کشور.
نیک قوجق، ی. و کابلی، ع.ر. 1389. ارزیابی آسیب‌پذیری آبخوان دشت گرگان بروش DRASTIC. چهارمین همایش تخصصی مهندسی محیط‌زیست. تهران، دانشگاه تهران، دانشکده محیط‌زیست، https://www.civilica.com/Paper-CEE04-CEE04_162.html
یاسوری، م. 1385. مبانی، کاربرد و نرم‌افزارهای GIS. مشهد: آستان قدس رضوی.
یوسفی، م.، سلطانی، ج.، بنی حبیب، م.ا.، خوب، ع.ر.، روزبهانی، ع و سلطانی، ا.1395. توسعه مدل بهینه‌سازی چند هدفه بهره‌برداری تلفیقی پساب و آب زیرزمینی در شبکه آبیاری ورامین. نشریه پژوهش آب در کشاورزی. 30. 4 : 555-567.
Abedi-Koupai, J., Mostafazadeh-Fard, B., Afyuni, M. and Bagheri, M.R. 2006. Effect of treated wastewater on soil chemical and physical properties in an arid region. Plant Soil and Environment. 52(8): 335.
Al.Salem, S. 1998. Environmental consideration for wastewater reuse in agriculture. Water Science Tachnology. 33: 345-355.
Anane, M., Bouziri, L., Limam, A. and Jellali, S. 2012. Ranking suitable sites for irrigation with reclaimed water in the Nabeul-Hammamet region (Tunisia) using GIS and AHP-multicriteria decision analysis. Resources, Conservation and Recycling. 65:36-46.
Asano,T and Lecine, A.D. 1996. Wastewater reclamation and reuse. Post, present and future. Water Science and Technology. 33: 1-14.
Ayers, R.S. and Westcot, D.W. 1985. Water quality for agriculture. 29. Rome: Food and Agriculture Organization of the United Nations.
Boroushaki, S. and Malczewski, J. 2008. Implementing an extension of the analytical hierarchy process using ordered weighted averaging operators with fuzzy quantifiers in ArcGIS. Computers & Geosciences. 34.4: 399-410.
Bouwer, H. and Chaney, R.L., 1974. Land treatment of wastewater. In Advances in agronomy. 26: 133-176. Academic Press.
Bozdağ, A.. 2015. Combining AHP with GIS for assessment of irrigation water quality in Çumra irrigation district (Konya), Central Anatolia, Turkey. Environmental earth sciences. 73(12):8217-8236.
Deng, H. 1999. Multicriteria analysis with fuzzy pairwise comparison. International journal of approximate reasoning. 21.3: 215-231.
Fritch, T.G., McKnight, C.L., Yelderman Jr, J.C. and Arnold, J.G. 2000. An aquifer vulnerability assessment of the Paluxy aquifer, central Texas, USA, using GIS and a modified DRASTIC approach. Environmental management. 25.3:337-345.
Gómez-López, M.D., Bayo, J., García-Cascales, M.S. and Angosto, J.M. 2009. Decision support in disinfection technologies for treated wastewater reuse. Journal of Cleaner Production. 17.16:1504-1511.
Hadipour, A., Vafaie, F. and Hadipour, V. 2015. Land suitability evaluation for brackish water aquaculture development in coastal area of Hormozgan, Iran. Aquaculture international. 23.1: 329-343.
Hossain, M.S. and Das, N.G. 2010. GIS-based multi-criteria evaluation to land suitability modelling for giant prawn (Macrobrachium rosenbergii) farming in Companigonj Upazila of Noakhali, Bangladesh. Computers and electronics in agriculture. 70.1:172-186.
Leone, A., Ripa, M.N., Uricchio, V., Deák, J. and Vargay, Z. 2009. Vulnerability and risk evaluation of agricultural nitrogen pollution for Hungary's main aquifer using DRASTIC and GLEAMS models. Journal of Environmental Management. 90. 10.2969-2978
Levy, G.J., Fine, P. and Bar-tal, A. 2011. Treated Wastewater in Agriculture: Use and Impacts on the Soil Environment and Crops. 1st Edition. Wiley-Blackwell, Inc. ISBN 978-1-4051-4862-7.
Mojiri, A. 2001. Effects of Municipal Wastewater on Physical and Chemical Properties of Saline Soil. Journal of Biology, Environment. Science. 14: 71-76.
 
Neji, H.B.B. and Turki, S.Y., 2015. GIS–based multicriteria decision analysis for the delimitation of an agricultural perimeter irrigated with treated wastewater. Agricultural Water Management. 162:78-86.
Pereira, L.S., Cordery, l., lacovides, l., 2009. Coping with water scarcity. Addressing the Challenges. Dordrecht: Springer. 382.
Pereira, L.S., Duarte, E. and Fragoso, R. 2014. Water use: recycling and desalination for agriculture.
Saaty, TL .1980. The analytic hierarchy process: planning, priority setting, resource allocation. New York: McGraw- Hill
Secunda, S., Collin, M.L. and Melloul, A.J., 1998. Groundwater vulnerability assessment using a composite model combining DRASTIC with extensive agricultural land use in Israel's Sharon region. Journal of environmental management. 54. 1:39-57.
Uricchio, V.F., Giordano, R. and Lopez, N. 2004. A fuzzy knowledge-based decision support system for groundwater pollution risk evaluation. Journal of environmental management. 73. 3:189-197.
Wilcox, L.V. 1948. The quality of water for irrigation use.