بهره‌برداری بهینه از منابع آب سد قلعه‌چای عجب‌شیر: کاربرد رهیافت برنامه‌ریزی تصادفی فازی

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری گروه اقتصاد کشاورزی، دانشگاه تبریز و مربی، گروه علوم کشاورزی، دانشگاه پیام نور، صندوق پستی 3697- 19395 تهران، ایران

2 Associate Professor of Industrial Engineering Department

3 گروه اقتصاد کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه تبریز

چکیده

بارش کم و توزیع نامناسب زمانی و مکانی آن در ایران و اهمیت تأمین امنیت غذایی و کشاورزی پایدار، لزوم استفاده صحیح و علمی از منابع آب را اجتناب‌ناپذیر می‌کند. در مطالعه حاضر بهره‌برداری بهینه از منابع آب سد قلعه‌چای عجب‌شیر در بخش کشاورزی با کاربرد مدل برنامه‌ریزی تصادفی بازه‌ای دومرحله‌ای توسعه‌داده شده و همین مدل با متغیرهای فازی مورد بررسی قرار گرفت. اطلاعات مورد نیاز در سال 95-1394 از شرکت آب منطقه‌ای و سازمان جهاد کشاورزی استان آذربایجان‌شرقی و از طریق تکمیل پرسشنامه و مصاحبه حضوری با کشاورزان به صورت نمونه‌گیری تصادفی ساده گردآوری گردید و الگوریتم‌های لازم برای حل مدل، در بسته نرم افزاری GAMS نوشته شد. نتایج مدل برنامه‌ریزی تصادفی بازه‌ای دومرحله‌ای توسعه‌داده شده نشان داد که در صورت استفاده از روش بهینه‌سازی، مقدار تخصیص نهایی آب در سطح جریان کم برای گندم و انگور، در جریان نرمال برای گندم، جو و انگور و در سطح جریان زیاد برای گندم و سیب‌زمینی صفر می‌باشد. همچنین در مدل برنامه‌ریزی تصادفی بازه‌ای دومرحله‌ای توسعه‌داده شده با متغیرهای فازی در سطح جریان کم برای گندم و انگور، در سطح جریان نرمال برای گندم، جو و سیب‌زمینی و در سطح جریان زیاد برای گندم، جو و پیاز مقدار تخصیص نهایی آب، صفر و برای مابقی محصولات مقدار بهینه آب اختصاصی غیر صفر بدست می‌آید. مقایسه نتایج دو مدل نشان داد، در مدل فازی به طور همزمان سود و قطعیت سیستم افزایش می‌یابد لذا پیشنهاد می‌شود مسئولان کشاورزی شهرستان عجب‌شیر با ارائه مدل بهینه ضمن افزایش سودآوری کشاورزان، باعث کاهش ناپایداری در استفاده از منابع آبی شوند.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Optimal Utilization of Water Resources of Ajbashir Qaleh Chay Dam Fuzzy Stochastic Programming Approach

نویسندگان [English]

  • Maryam Jafari Sani 1
  • javad Nematian 2
  • Babollah Hayati 3
  • Mohammad Ghahremanzadeh 3
1 Ph.D. Student of Agricultural Economics, Faculty of Agriculture, University of Tabriz, Tabriz and Instructor, Department of Agriculture, Payame Noor University (PNU), P.O.BOX, 19395-3697, Tehran, Iran.
2 Associate Professor of Industrial Engineering Department
3 Department of Agricultural Economics, Faculty of Agriculture, University of Tabriz, Tabriz
چکیده [English]

Low participation and poor temporal and local distribution of rainfall in Iran and the importance of food security and sustainable agriculture make the need for proper and scientific use of water resources inevitable. In this study, optimal utilization of water resources of Ajbashir Qaleh Chay Dam in agricultural sector was investigated using extended Interval two - stage stochastic programming (ITSP) and extended ITSP with fuzzy variables. The data were collected from Regional Water Company and Agriculture Jihad Organization of East Azarbaijan in 2015-16, and in some cases, completed by a questionnaire. The model were written in the GAMS package. Results of extended ITSP showed that if the optimization method is used, the final allocation of water is zero, at low flow level for wheat and grape, at normal flow level for wheat, barley and grapes, and at high current levels for wheat and potato. The results of extended ITSP with fuzzy variables shows that the final water allocation at low flow level for wheat and grapes, at the normal flow level for wheat, barley and potato and at high current levels for wheat , barley and onion is zero. For the rest of the products, the optimal water allocation target is provided based on this optimized model. Comparing the total system profits of the two models shows that in the fuzzy model, the profit and system certainty increases simultaneously. Therefore, due to the lack of water resources in the agricultural sector and uncertainty, the officials of agriculture in Ajbashir by providing an optimal model while increasing farmers' profitability, reduce the unsustainability of water resources.

کلیدواژه‌ها [English]

  • extended interval two - stage stochastic programming
  • fuzzy programming
  • Uncertainty
  • Water allocation
  • optimization
صبوحی صابونی، م.، رستگاری‌پور، ف. و کیخا، ا.ع. 1387. تخصیص بهینه آب سد طرق بین مصارف شهری و کشاورزی با استفاده از روش برنامه‌ریزی تصادفی دو مرحله‌ای فازی با پارامترهای بازه‌ای در شرایط عدم حتمیت. مجله اقتصاد و کشاورزی. 3. 1: 33-55.

صبوحی صابونی، م و مجرد، ع. 1389. کاربرد نظریه بازی‌ها در مدیریت حوزه آبریز اترک. مجله اقتصاد و توسعه کشاورزی. 24. 1: 1- 12.

مردانی، م.، سخدری، ح. و صبوحی، م. 1390. کاربرد برنامه‌ریزی چند هدفه و پارامترهای کنترل‌کننده میزان محافظه‌کاری در برنامه‌ریزی زراعی؛ مطالعه موردی: شهرستان مشهد. تحقیقات اقتصاد کشاورزی. 3. 2: 163- 180.

محمدی، ی. شعبانعلی فمی، ح. و اسدی، ع. 1388. تحلیل مولفه‌های موثر بر مدیریت آب کشاورزی در شهرستان زرین دشت از دیدگاه کشاورزان. مجله علوم کشاورزی و منابع طبیعی. 16. 2.

محمدی، ی. شعبانعلی فمی، ح. و اسدی، ع. 1389. شناسایی و تحلیل مشکلات مدیریت آب کشاورزی در شهرستان زرین دشت، استان فارس. مجله تحقیقات اقتصاد و توسعه کشاورزی ایران. دوره 2-41. 4: 501-511.

همایونی‌فر، م. و رستگاری‌پور، ف. 1389. تخصیص آب سد لیتیان بین محصولات کشاورزی در شرایط عدم حتمیت. نشریه اقتصاد و توسعه کشاورزی. 14. 4: 259-267.

Dai Z. Y., and Li Y. P. 2013. A multistage irrigation water allocation model for agricultural land use planning under uncertainty. Agricultural Water Management. 129: 69-79.

http://www.azarwater.ir (Regional Water Company of East Azarbaijan.).

Hu, Q., Huang, G., Liu, Z., Fan, Y., and Li, W. 2012. Inexact fuzzy two-stage programming for water resources management in an environment of fuzziness and randomness. Stochastic Environ. Res. Risk Assess. 26.2: 261-280. http://dx.doi.org/10.1007/s00477-011- 0503-7.

Huang, G. H. 1996. IPWM: an interval parameter water quality management model. Engineering Optimization. 26: 79–103.

Huang G. H., and Loucks D.P. 2000. An inexact two-stage stochastic programming model for water resources management under uncertainty. Civil Engineering and Environmental Systems. 17.2: 95–118.

Li Y. P., and Huang G. H. 2008. Interval-parameter two-stage stochastic nonlinear programming for water resources management under uncertainty. Water Resources Management. 22.6: 681-698.

Li M., and Guo P. 2014. A multi- objective optimal allocation model for irrigation water resources under multiple uncertainties. Applied Mathematical Modelling. 19:4897-4911.

Nematian J. 2016. An extended two- stage stochastic programming approach for water resources management under uncertainty. Journal of Environmental Information. 27.2: 72-84.

Niu G., Li Y.P., Huang G.H., Liu J., and Fan Y.R. 2016. Crop planning and water resource allocation for sustainable development of an irrigation region in China under multiple uncertainties. Agricultural Water Management. 166: 53-69.

Puri, M. L. and Ralescu, S. 1986. Limit theorems for random central order statistics. Institute of Mathematical Statistics Lecture Notes - Monograph Series. 447-475.

Regulwar D.G., Gurav J.B. 2011. Irrigation planning under uncertainty –a multi objective fuzzy linear programming approach. Water Resource Management, 25 .5: 1387–1416.

Wang, S., and Huang, G. H. 2011. Interactive two-stage stochastic fuzzy programming for water resources management. Journal of Environmental Management. 92.8: 1986-1995.