ارائه الگوی بهینه مدیریتی به‌منظور بهره‌برداری از منابع آب، مطالعه موردی: ‏دشت الشتر

نوع مقاله: مقاله پژوهشی

نویسندگان

1 دانشجوی دکترای، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران

2 استاد، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران

3 استاد، دانشگاه آزاد اسلامی، واحد علوم و تحقیقات تهران

4 استادیار، دانشکده منابع طبیعی، دانشگاه تهران

چکیده

شیوه بهره‌برداری از منابع آب زیرزمینی دشت الشتر، موجب افت سطح آب و کاهش آبدهی چاه‌های منطقه شده است. طی دوره آماری 1371 تا 1389 تراز سطح ایستایی دشت، سالانه به‌طور متوسط 24 سانتی‌متر افت نموده است. استفاده ترکیبی از تکنیک‌های شبیه‌سازی و بهینه‌سازی، روشی مفید و قدرتمند در تعیین استراتژی‌های تصمیم‌گیری و مدیریتی، برای بهره‌برداری اصولی از منابع آب می‌باشند. در این راستا از مدل‍ ریاضی MODFLOW و نرم‌افزار Lingo به‌عنوان ابزارهایی کارآمد و با‌ صرفه، برای بررسی گزینه‌های مختلف مدیریتی استفاده شد. در فرایند شبیه‌سازی با هدف مدیریت منابع آب، از نتایج حاصل از مدل‌سازی و کالیبراسیون مدل، برای بهینه‌سازی سفره آب زیرزمینی استفاده شد. از آن‌جا که توابع هدف در این مطالعه از نوع خطی بوده، برنامه‌ریزی خطی چند هدفی به‌منظور حل مساله بهینه‌سازی انتخاب شد. مساله عمومی بهینه‌سازی چند هدفه با n متغیر تصمیم، m محدودیت و p هدف در روابط بهینه‌سازی ارائه شد. هدف از حل مسئله بهینه‌سازی، بیشینه کردن سود حاصل از محصولات کشاورزی و کمینه کردن مصرف آب برای استفاده بیشتر از آبخوان است. میزان سوددهی کل محصولات زراعی قبل از بهینه‌سازی برابر 47798 میلیون ریال بود که پس از بهینه‌سازی با 33.25 درصد افزایش به 63689 میلیون ریال رسید. میزان مصرف آب قبل از بهینه‌سازی، 92220 هزار متر مکعب در سال بود، که پس از حل مسئله بهینه‌سازی 18.1 درصد کاهش یافت و به 75510 هزار متر مکعب در سال رسید. سوددهی کل محصولات بر اساس سناریو سند ملی (نیاز خالص آبی) 15 درصد افزایش یافت. در این سناریو میزان مصرف آب کشاورزی 65.5 درصد کاهش می‌یابد.

کلیدواژه‌ها


عنوان مقاله [English]

Optimal management pattern for water resources utilization, case ‎study: Alashtar Plain

نویسندگان [English]

  • Gholamreza Chamanpira 1
  • Gholamreza Zehtabian 2
  • Hassan Ahmadi 3
  • Arash Malekian 4
1 Ph.D Student, Sciences and Researches Unit, Islamic Azad University, Iran
2 Professor, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Iran
3 Professor, Sciences and Researches Unit, Islamic Azad University, Iran
4 Assistant Professor, Faculty of Natural Resources, University of Tehran, Iran
چکیده [English]

Utilization of water resources, using a combination of simulation and optimization, are a useful and powerful set for specifying decision-making and management strategies. In this regard, MODFLOW mathematical model, as an efficient and cost-effective tool to evaluate different management options was used. After providing a conceptual model of the aquifer, requirement data were defined in different versions of the V. MODFLOW (V. 5.33) software. Then, the model was calibrated by the manual method that has higher accuracy than software techniques and validation operations were also carried out. In the simulation process, with the goal of water resource management, the results of modeling and calibration model were used to optimize the groundwater table level. In this study, a linear programming model was used for optimizing the management. Lingo software was used to implement this model and achieve the optimal management. The information needed to solve the problem, was based on the output of a simulation model and optimization options. Due to linearity of objective function, a multi-objective linear programming model was selected to solve the problem. General multi-objective optimization problem with n decision variables, m constraints and p objectives is presented in optimizing relationships. The objectives of the optimization problem were maximizing the profits of agricultural products and minimizing the use of aquifer water. Results indicated that the amount of yield and water use were different before and after optimization. . The amount of annual water consumption before optimization was 92.22 million m3 while after optimization was 75.51 million m3. In other words, the rate of water consumption was reduced by 18 prevent. Results also showed that annual water consumption in agriculture was 31.79 million m3 that shows 65.5 percent reduction compared to the present situation. The amount of benefits before optimization was 47, 798 million Rials, while after optimization it was 63,689 million Rials. In other words, the amount of total profit increased by 33.25 percent. Based on the scenario of a national document (pure water requirement), total profits increased by 15 percent.

کلیدواژه‌ها [English]

  • Linear programing
  • MODFLOW
  • optimization
  • simulation
  • Water resources management