تعادل‌بخشی آبخوان با روش‌های برنامه‌ریزی غیر‌خطی و برنامه‌ریزی مثبت ریاضی در دشت قزوین

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 گروه مهندسی آبیاری، پردیس ابوریحان، دانشگاه تهران

2 کارشناس ارشد دفتر بررسی های اقتصادی، تعرفه و خصوصی سازی، شرکت مدیریت منابع آب ایران

چکیده

برداشت بیش از حد از آبخوان‌ها برای تولید محصولات کشاورزی باعث کاهش میزان آب در سفره‌های زیر‌زمینی شده، به طوریکه این کاهش مقدار عوارض جبران ناپذیری را در مناطق مختلف به دنبال داشته است. جهت کاهش معضلات ناشی از کاهش حجم آبخوان‌ها نیاز به تصمیم‌گیری در سطح کلان می‌باشد. همین امر تعادل بخشی آبخوان‌ها را به یکی از ضروری‌ترین عوامل در مدیریت منابع آب تبدیل کرده است. در این تحقیق به منظور احیای سفره‌های آب زیرزمینی و اجرای کاهش برداشت در آبخوان‌های کشور به عنوان یکی از پروژه‌های‌ تعادل بخشی، اقدام به بهینه‌سازی الگوی کشت با رویکرد اقتصادی و بررسی تغییرات سود کشاورزان در سال 1395 با سناریوهای کاهش برداشت به مقادیر 1، 3 و 5 درصد، با دو دیدگاه متداول صورت گرفته است. در این راستا بهینه‌سازی الگوی کشت از دو منظر تغییر الگوی کشت بوسیله‌ی بهینه‌سازی با برنامه‌ریزی غیر‌خطی (NLP) و کاهش سطوح زیر کشت بوسیله‌ی روش بهینه‌سازی با برنامه‌ریزی مثبت ریاضی(PMP) انجام شده است. نتایج اعمال سناریوهای کاهش برداشت در دشت قزوین که دارای کسری سالانه 316 میلیون متر مکعب می‌باشد نشان داد که به ترتیب مقادیر 2/21، 7/63 و 1/106 میلیون مترمکعب برداشت از آبخوان کاسته می‌شود. همچنین نتایج تحلیل دو روش برنامه‌ریزی نشان داد که مدل بهینه سازی غیر خطی، سود اقتصادی بیشتری نسبت به مدل PMP ایجاد خواهد نمود.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Aquifer remediation using nonlinear programming and positive mathematical programming in Qazvin plain

نویسندگان [English]

  • Mohammadjavad Bayat 1
  • Saman Javadi 1
  • Seied Mehdy Hashemy Shahdany 1
  • Yousef Hassani 2
  • Mohammadebrahim Banihabib 1
1 Department of Irrigation and drainage, College of Aburaihan, University of Tehran
2 Senior Expert, Office of Economic Assessment and Privatization, Iran Water Resources Management Company
چکیده [English]

Excessive extraction of aquifers to produce agricultural products is reduced the amount of water in groundwater sources, in the manner that this amount decreasing follows irreversible effects in various areas. In order to decreasing difficulties resulting from decrease in amount of aquifer deciding in considerable level is needed. This matter has made balancing of aquifers as one of the important factors in water resources management. In this study, in order to recovery of groundwater sources and implementing extraction reduction in country's aquifers, as one of the equilibrium projects, optimization the cultivation pattern with economical approach and investigation changes farmer's profit with exploitation reduction scenarios to 1%, 3% and 5% From two popular perspectives and analytical comparisons between them is done in 1395. For optimize the cropping pattern, two perspectives of changing the cropping pattern have been used by NLP method and reduction of cultivated subspecies, and using PMP optimization method. results of using extraction reduction scenarios in Qazvin plain's aquifer, which has yearly deficiency to the value of 376 MCM showed that in the scenarios of groundwater extraction, the values of 21.2, 63.7 & 106.6 MCM of extraction are reduced from the aquifer of the case study. Also, the results of the analysis of the two planning methods showed that the NLP optimization model, gaining more economical profits than the PMP model.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Nonlinear programming (NLP)
  • Optimization of cropping pattern
  • Positive Mathematical Programming (PMP)
  • Reduction of aquifer exploitation
احمدی،ک.، قلی­زاده، ح.، عبادزاده، ح.، حسین­پور، ر.، عبدشاه، ه.، کاظمیان، آ. و رفیعی، م. 1396. آمارنامه کشاورزی سال 1395. جلد اول: محصولات زراعی. وزارت جهاد کشاورزی، معاونت برنامه­ریزی و اقتصادی، مرکز فناوری اطلاعات و ارتباطات.
استیلی، ح. 1394. مقدمه­ای بر بهینه­سازی(ترجمه). انتشارات دانشگاه بوعلی سینا.
بنی حبیب، م.، حسین­زاده، م. و اولاد قره­گوز، م. 1394. تدوین مدل برنامه‌ریزی غیرخطی تخصیص آب و الگوی کشت در شرایط کم آبیاری (بررسی موردی: استان‌های تهران و البرز). مجله پژوهش آب ایران. 9(4): 159-163.
حسنی، ی.، هاشمی شاهدانی، م. و زهرائی، ب. 1399. توسعه ساختار جدید بهره‌برداری- اقتصادی در شبکه‌های آبیاری فاقد بازار آب. نشریه علوم آب و خاک (علوم و فنون کشاورزی و منابع طبیعی). 24 (1): 27-43.
شرافت­پور، ز.، روزبهانی، ع. و حسنی، ی. ۱۳۹۵. تخصیص بهینه آب به شبکه آبیاری نکوآباد در حوضه زاینده رود با رویکرد اقتصادی در شرایط خشکسالی. سومین کنفرانس بین‌المللی یافته‌های نوین در علوم کشاورزی، منابع طبیعی و محیط زیست، تهران، انجمن توسعه و ترویج علوم و فنون بنیادین.
عالی­نژاد، م.، جولایی، ر. و شیرانی بید آبادی، ف . ۱۳۹۴. تعیین الگوی بهینه کشت محصولات زراعی شهرستان بابل با استفاده از برنامه‌ریزی خطی. سومین همایش ملی انجمن‌های علمی دانشجویی رشته‌های کشاورزی و منابع طبیعی، کرج، پردیس کشاورزی و منابع طبیعی دانشگاه تهران.
علیزاده، ا.، مجیدی، ن.، قربانی، م. و محمدیان، ف. 1391. بهینه‌سازی الگوی کشت با هدف تعادل بخشی منابع آب زیرزمینی (مطالعه موردی دشت مشهد - چناران). مجله آبیاری و زهکشی ایران.6 (1): 55-68.‎
کبیری, ش.، پویا، ح. و یونسی، م. ۱۳۹۶. بررسی میزان و دلایل افت سطح آب زیرزمینی آبخوان دشت قزوین با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS).  دومین کنفرانس ملی هیدرولوژی ایران، شهرکرد، دانشگاه شهرکرد. انجمن هیدرولوژی ایران.
هاشمی شاهدانی، م.، حسنی، ی. و هرمزی، م. 1396. توزیع و تحویل بهینه آب در کانال اصلی آبیاری از نظر اقتصادی در شرایط کم‌آبی. مجله تحقیقات منابعآب ایران، 13(3): 33-42.‎
هزاره، ر.، حسنی، ی. و شایان مهر، س. 1395. ارزیابی آثار سیاست‌های مختلف بخش کشاورزی بر شاخص­های بهره­وری آن در دشت قزوین. پژوهش آب ایران. 10(23): 73-83.‎
Ariabod, A., Karbasi, A. and Tabasi, H.G. 2013. Analyzing the effects of changes in price and water supply on cropping pattern in Mashhad, Nishabur and Torbat Heydarieh in Iran. International Journal of Agronomy and Plant Production. 4(3): 464-471.
Howitt, R.E. 1995. Positive mathematical programming. American journal of agricultural economics.  77(2): 329-342.
Medellín-Azuara, J., MacEwan, D., Howitt, R.E., Koruakos, G., Dogrul, E.C., Brush, C.F., Kadir, T.N., Harter, T., Melton, F. and Lund, J.R. 2015. Hydro-economic analysis of groundwater pumping for irrigated agriculture in California’s Central Valley, USA. Hydrogeology Journal. 23(6): 1205-1216.
Sheikhipour, B., Javadi, S., Banihabib, M.E. 2018. A hybrid multiple criteria decision-making model for the sustainable management of aquifers. Environmental Earth Sciences, 77(19), 712.
Siebert, S., Burke, J., Faures, J.M., Frenken, K., Hoogeveen, J., Döll, P. and Portmann, F.T. 2010. Groundwater use for irrigation—a global inventory. Hydrology and earth system sciences, 14(10): 1863-1880.
Singh, A. 2014. Optimizing the use of land and water resources for maximizing farm income by mitigating the hydrological imbalances. Journal of Hydrologic Engineering. 19(7): 1447-1451.