کاربرد روش سیستم دینامیک در ارزیابی اثرات سیاست‌های مدیریت تقاضای آب در حوضه آبریز رودخانه خیرآباد

نوع مقاله : مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکتری، گروه اقتصاد کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز. شیراز، ایران

2 استاد گروه اقتصاد کشاورزی، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شیراز ، شیراز ، ایران

چکیده

حوضه آبریز رودخانه خیرآباد بخشی از حوضه آبریز زهره-جراحی است که از لحاظ آب‌های سطحی از غنای خوبی برخوردار است، ولی با توجه بهره‌برداری غیراصولی از منابع آب‌ و خاک و همچنین، توسعه روزافزون برداشت از منابع آبی تحت شرایط تغییر اقلیم پتانسیل آبی حوضه جهت تأمین تقاضاهای روزافزون را کاهش داده است. کاهش جریا­های ورودی آب سطحی طی سال­های اخیر ذخیره آب سد کوثر که تأمین کننده آب شرب استان­های جنوبی است را کاهش داده و این موضوع نگرانی­هایی را به منظور تأمین تقاضای آب ایجاد کرده است. لذا، مدیریت منابع آب در این حوضه امری ضروری است. در این مطالعه تلاش شد تا در سطح حوضه آبریز با استفاده از یک رویکرد سیستمی در زمینه مدیریت یکپارچه منابع، ضمن شناسایی عوامل مؤثر بر عرضه و تقاضای آب، با در نظر گرفتن روابط متقابل و بازخوردها، رفتار سیستم منابع آب در بلندمدت مورد تجزیه‌وتحلیل قرار گیرد. نتایج مطالعه نشان داد که ادامه وضعیت موجود موجب کاهش حجم آب در دسترس و منفی شدن بیلان آب زیرزمینی می شود. همچنین، رشد جمعیت و توسعه بخش کشاورزی روند افزایشی تقاضای آب و افزایش برداشت از منابع آب سطحی و زیرزمینی در حوضه مورد مطالعه  را به دنبال خواهد داشت. تحت این شرایط شاخص کمیابی روندی افزایش داشته و شاخص پایداری سیستم کوچکتر از واحد است. نتایج همچنین نشان داد که با ادامه شرایط فعلی حاکم بر مدل طراحی شده، شاخص آسیب پذیری و شاخص حداکثر کمبود سیستم منابع آب مورد بررسی به ترتیب معادل 119/0 و 213/0 و شاخص­های قابلیت اطمینان و پایداری نیز به ترتیب معادل 50/0 و 703/0 خواهد بود. بنابراین، با توجه به نتایج به­دست آمده در دوره مورد مطالعه احتمال عدم تأمین تقاضای فزاینده آب، درنتیجه افزایش جمعیت و سطح زیرکشت محصولات کشاورزی، با استفاده از منابع آب در دسترس پیش­بینی می­شود. لذا، اعمال سیاست­های مدیریت تقاضا و عرضه آب در حوضه آبریز رودخانه خیرآباد ضروری بنظر می­رسد. در بین سیاست­های مدیریت تقاضای منابع آب، افزایش راندمان آبیاری و حذف محصولات آب­بر از الگوی کشت، با افزایش شاخص پایداری سیستم منابع آب حوضه آبریز مورد مطالعه از 703/0 به 1، بیشترین کارایی را در جهت مدیریت پایدار منابع آب دارا می­باشند. علاوه بر این، کاهش مصرف سرانه آب خانگی نیز نقش مؤثری در افزایش شاخص پایداری سیستم منابع آب دارد.

کلیدواژه‌ها


Amisigo, B. A., McCluskey, A., & Swanson, R. (2015). Modeling impact of climate change on water resources and agriculture demand in the Volta Basin and other basin systems in Ghana. Sustainability, 7, 6957–6975.
Arnell, N. W., Vuuren, D. P., & Isaac, M. (2011). The implications of climate policy for the impacts of climate change on global water resources. Global Environmental Change, 21, 592-603.
Assaraf, O.B.Z., & Orion, N. (2005). Development of system thinking skills in the context of earth system education. Journal of Research in Science Teaching, 42, 518-560.
Atherton, J. T. (2013). A System Dynamics Approach to Water Resources and Food Production in the Gambia (Doctoral Dissertation, the University of Western Ontario).
Awotwi, A., Kumi, M., Jansson, P. E., Yeboah, F., & Nti, I. K. (2015). Predicting hydrological response to climate change in the White Volta catchment, West Africa. Journal of Earth Science & Climatic Change, 6, 1-7.
Balali, H., & Viaggi, D. (2015). Applying a System Dynamics Approach for Modeling Groundwater Dynamics to Depletion under Different Economical and Climate Change Scenarios. Water, 7, 5258-5271.
Bharati, L., Rodgers, C., Erdenberger, T., Plotnikova, M., Shumilov, S., Vlek, P., & Martin, N. (2008). Integration of economic and hydrologic models: Exploring conjunctive irrigation water use strategies in the Volta Basin. Agricultural Water Management, 95, 925-936.
Clifford Holmes, J. K., Slinger, J. H., Musango, J. K., Brent, A. C., & Palmer, C. G. (2014). Using system dynamics to explore the water supply and demand dilemmas of a small South African municipality. International Conference of the System Dynamics Society (pp. 1-21). System Dynamics Society.
Doll, P. (2002). Impact of Climate Change and Variability on Irrigation Requirements: a Global Perspective. Climatic Change, 54, 269-293.
10. FAO. (2011). Climate Change, Water and Food Security. FAO Water Report, Food and Agricultural Organization. Rome, Italy.
11. Fisher, G., Tubiello, F., van Velthuizen, H., & Wiberg, D. (2006). Climate change impacts on irrigation water requirements: Effects of mitigation, 1990–2080. Technological Forecasting and Social Change, 74, 1083–1107.
12. Ford, F. A. (1999). Modeling the environment: an introduction to system dynamics models of environmental systems. Island Press.
13. Forrester, J. W. (1961). Industrial dynamics. Journal of the Operational Research Society, 48, 1037-1041.
14. Forrester, J.W. (1994). System dynamics, systems thinking, and soft OR. System Dynamics Review, 10, 245-256.
15. Gohari, A., Mirchi, A., & Madani, K. (2017). System Dynamics Evaluation of Climate Change Adaptation Strategies for Water Resources Management in Central Iran. Water Resources Management, 31, 1413-1434.
16. Hashimoto, T., Stedinger, J. R., and Loucks, D. P. (1982). “Reliability, resiliency and vulnerability criteria for water resource system performance evaluation.” Water Resour. Res., 18(1), 14–20.
17. Hassanzadeh, E., Elshorbagy, A., Wheater, H., & Gober, P. (2014). Managing water in complex systems: An integrated water resources model for Saskatchewan, Canada. Environmental Modelling & Software, 58, 12-26.
18. Hjorth, P., & Bagheri, A. (2006). Navigating towards sustainable development: a system dynamics approach. Futures, 38, 74–92.
19. Kotir, J. H., Smith, C., Brown, G., Marshall, N., & Johnstone, R. (2016). A system dynamics simulation model for sustainable water resources management and agricultural development in the Volta River Basin, Ghana. Science of the Total Environment, 573, 444-457.
20. Langsdale, S., Beall, A., Carmichael, J., Cohen, S., & Forster, C. (2007). An exploration of water resources futures under climate change using system dynamics modeling. Integrated Assessment, 7, 1-17.
21. Loucks, D. P. (1997). “Quantifying trends in system sustainability.” Hydrol.Sci. J., 42(4), 513–530.
22. Madani, K. (2010). Towards sustainable watershed management: Using system dynamics for integrated water resources planning. VDM Publishing.
23. Madani, K., & Mariño, M. A. (2009). System dynamics analysis for managing Iran’s Zayandeh-Rud river basin. Water Resources Management, 23, 2163-2187.
24. McCartney, M., Forkuor, G., Sood, A., Amisigo, B., Hattermann, F., & Muthuwatta, L. (2012). The water resource implications of changing climate in the Volta River Basin (Vol. 146). IWMI.
25. McMahon, T. A., Adeloye, A. J., and Sen-Lin, Z. (2006). “Understanding performance measures of reservoirs.” J. Hydrol. (Amsterdam), 324 (2006) 359–382.
26. Meadows, D. H., Meadows, D. L., Randers, J., & Behrens, W. (1972). The limits to growth Universe Books. New York.
27. Mirchi, A., Watkins Jr, D., & Madani, K. (2010). Modeling for watershed planning, management, and decision making. Watersheds: Management, restoration and environmental impact (pp. 1-25). Nova Science Publishers, Inc.
28. Richmond, B. (1993). Systems thinking: critical thinking skills for the 1990s and beyond. System Dynamic Review, 9, 113–133.
29. Sandoval-Solis, S., McKinney, D. C., & Loucks, D. P. (2010). Sustainability index for water resources planning and management. Journal of Water Resources Planning and Management137(5), 381-390.
30. Simonovic, S. P. (2012). Managing water resources: methods and tools for a systems approach. Routledge.
31. Simonovic, S. P., & Fahmy, H. (1999). A new modeling approach for water resources policy analysis. Water Resources Research, 35,295–304.
32. Sterman, J. D. (2000). System dynamics modeling: tools for learning in a complex world. California Management Review43, 8-25.
33. Sušnik, J., Vamvakeridou-Lyroudia, L. S., Savić, D. A., & Kapelan, Z. (2012). Integrated System Dynamics Modelling for water scarcity assessment: Case study of the Kairouan region. Science of the Total Environment, 440, 290-306.‏
34. Varian, H. R. (1996). Intermediate Microeconomics: A Modern Approach, WW Norton&Company. New York.
35. Wu, G., Li, L., Ahmad, S., Chen, X., & Pan, X. (2013). A dynamic model for vulnerability assessment of regional water resources in arid areas: a case study of Bayingolin, China. Water Resources Management, 27, 3085-3101.
36. Yang, C. C., Chang, L. C., & Ho, C. C. (2008). Application of system dynamics with impact analysis to solve the problem of water shortages in Taiwan. Water Resources Management, 22, 1561-1577.
Zhuang, Y. (2014). A system dynamics approach to integrated water and energy resources management