بخشی از مقاله
چکیده
آب زیرزمینی از منابع اصلی تامین آب در بخش کشاورزی میباشد. برداشت بیرویه این منبع، باعث ایجاد چالش هایی در دستیابی به توسعه شده است؛ لذا به کارگیری ابزارهای مدیریت صحیح منابع آب زیرزمینی ضروری است. زمان عامل مهمی در بهینه سازی مصرف آب زیرزمینی است که این امر لزوم استفاده از مدلهای پویا را ایجاب مینماید، در این راستا، در مطالعه حاضر سعی شده است با تبیین یک مدل برنامه ریزی پویا، تأثیر کاهش مصرف منابع آب زیرزمینی در اثر تغییر اقلیم و اعمال سیاست های مختلف بر روی درآمد کشاورزان، الگوی کشت محصولات و بهبود حجم آب زیرزمینی در محدوده حوزه آبریز منطقه عجبشیر در یک افق زمانی 10 ساله بررسی گردد. نتایج اعمال سناریوهای اقلیمی نشان داد که در شرایط خشکسالی، الگوی کشت به سمت محصولاتی با نیاز آبی پایین متمایل شده و منجر به کاهش 22/6 درصدی درآمد سالانه کشاورزان میشود. چالش مربوط به آب های زیرزمینی در عجب شیر در حد بحرانی است، در نتیجه باید سیاستی را اتخاذ کرد که بیشترین اثر بهبود حجم آب زیرزمینی را داشته باشد. برای این منظور با اعمال سناریوهای مختلف مشخص گردید که بیشترین اثر در بهبود حجم آن مربوط به حالتی است که سیاست همزمان تعدیل قیمت آب و کاهش برداشت اعمال گردد.
کلید واژهها: الگوی کشت، برنامهریزی پویا، درآمد کشاورزان، سیاستهای مدیریت منابع آب زیر زمینی، عجبشیر
-1 مقدمه
در چند سال گذشته، کمبود آب یک مسئله جدی در ایران بوده است. همچنین، از آنجاییکه بخش کشاورزی در ایران به عنوان اصلیترین مصرفکننده آب میباشد که بیش از 90 درصد آب قابل استحصال در این بخش مصرف میشود؛ بنابراین، مسائل ناشی از کم بودن میزان بارندگی در ایران و همچنین توزیع نامناسب آن بیش از هر بخش دیگری، متوجه بخش کشاورزی بوده و پایداری آن را با مشکل مواجه میسازد. کمبود آب و پایین آمدن میزان آب قابل استحصال باعث شده است که در ایران علیرغم نیاز مبرمی که به پیشرفت کشاورزی برای نزدیک شدن به اهداف توسعه و برآورده ساختن نیاز غذایی جمعیت رو به رشد کشور وجود دارد، بخش کشاورزی با مشکلات عدیدهای روبرو شود .[1]
منابع تأمینکننده نیاز آبی بخش کشاورزی به دو دسته منابع آب سطحی و زیرزمینی تقسیم میشود. در بهرهبرداری از این منابع توجه به این نکته ضروری است که هیچ یک از منابع فوق به تنهایی نمیتواند پاسخگوی نیازهای آبی بخش کشاورزی کشور باشد. عرضه تصادفی منابع آب سطحی موجب میشود که این منابع نتواند به عنوان منبع مطمئنی برای تأمین آب مورد نیاز برای آبیاری محصولات کشاورزی به شمار آید. لذا منابع آب زیرزمینی علاوه بر افزایش عرضه آب، نقش تثبیت کننده عرضه آن را نیز دارد [2]؛ در نتیجه بخش قابل توجهی از محصولات کشاورزی در ایران با استفاده از منابع آب زیرزمینی تولید میشوند.
وجود پدیده های نامساعد اقلیمی مانند خشکسالی منجر به ناکافی بودن منابع آب زیرزمینی شده است؛ ولی علیرغم این مسئله، مصرف آب در بخش کشاورزی هنوز ناکارآمد و اسرافگرایانه است و با هرزرفت فراوان همراه میباشد. بهطوریکه ایران بعد از چین و هند در رتبه سوم برداشت بیش از حد از منابع آب زیر زمینی قرار دارد .[3] وجود خشکسالیهای پیاپی در کنار برداشت بیرویه منجر به تشدید مسئله قلت آب زیرزمینی شده و باعث میشود که به تدریج حجم آبهای زیرزمینی افت کرده و در آیندهای نزدیک آبی برای برداشت وجود نداشته باشد. افت حجم آب زیرزمینی نه تنها باعث به خطر افتادن توسعه و حتی بقای بخش کشاورزی در یک منطقه میشود، بلکه مسائلی مانند نشست زمین و خرابی ساختمانها، پل ها، تونلها، جادهها، راهآهنها، مجاری آب و فاضلاب، معکوس کردن شیب کانال های آبیاری و زهکشی و غیره را نیز به دنبال دارد.
بسیاری از دشتهای کشور از نظر منابع آب زیرزمینی در وضعیت مناسبی نمیباشند. در این میان بررسی آبهای زیرزمینی در دشتها و آبخوانهای استان آذربایجانشرقی نشان میدهد که تخلیه کل سالانه از منابع آب زیرزمینی استان حدود 1331/98 میلیون مترمکعب در سال است. میانگین نوسانات سطح ایستایی در آبخوانهای استان، سالانه 16 سانتیمتر کاهش داشته و بررسی تغییرات حجم مخزن سالانه آبخوانها در استان نشان از کاهش 33/7 میلیون مترمکعبی در سال دارد .[4] این وضعیت موجب شده است که اثرات سوئی بر تولیدات کشاورزی منطقه تحمیل شود. یکی از مهمترین حوزههای آّبریز در این استان حوزه آبریز دریاچه ارومیه و منطقه عجبشیر است. منبع آب زیرزمینی دشت عجبشیر به صورت سفره کوچکی در پای دامنههای سهند تشکیل شده است. این منبع به عنوان مهمترین منبع آب در کشاورزی منطقه است. منبع اصلی این سفره آب زیرزمینی بارشهای جوی می باشد. متوسط بارندگی سالانه در این دشت 243 میلی متر بوده که به دلیل وجود پدیده های نامساعد اقلیمی نوسان زیادی دارد. کمبود بارش در این منطقه باعث شده که مشکل آب زیرزمینی در آن در سطح بحرانی قرار بگیرد؛ از این رو اتخاذ سیاستهایی برای جلوگیری از برداشت بیرویه منابع آب زیرزمینی و اصلاح رویههای گذشته، ضرورتی اجتنابناپذیر است.
مطالعات اولیه درباره مدیریت منابع آب زیرزمینی از مدلهای هیدرولوژیکی ساده شروع شده است. با پیشرفتهتر شدن مدلهای هیدرولوژیکی، و تاثیر و اهمیت متغیر زمان در تغذیه و استحصال آب زیرزمینی، باعث شد که برای نخستین بار لافتزگارد و هیدی [5] از مدل برنامهریزی خطی پویا1 برای مدیریت این منابع استفاده کند. آنها این مدل را برای برنامهریزی تولید و رشد مزرعه در طول زمان بهکار بردند و با توجه به فعالیتهای مختلف تولید و هزینهها، ارزش حال درآمدهای خالص واحد کشاورزی را حداکثر نمودند. از دیگر مطالعات انجام شده در این زمینه میتوان از مطالعات ماتانگا و مارینو [6]، پرونچر [7]، قریشی [8]شارما و همکاران [9]، استابن و آلبیاک [10] و فیفر و لین [11] در خارج از کشور نام برد که اهداف مختلفی از قبیل حداکثرسازی رفاه اجتماعی، حداکثرسازی بازده فعالیتهای کشاورزان، حداقلسازی هزینههای برداشت آب، کنترل بهینه استخراج و تخصیص منابع آب زیرزمینی و تعیین الگوی کشت را دنبال نمودند. علاوه بر این در مطالعات گستردهای در داخل کشور نیز این مدل ها استفاده شدند که میتوان به مطالعات ترکمانی و عبدشاهی [12]، بلالی و همکاران [13]، فتحی و زیبایی [14] و باریکانی و همکاران [15] اشاره کرد که با بهرهگیری از مدلهای برنامهریزی ریاضی اقدام به بررسی اثر مدیریت منابع آب زیرزمینی بر تغییرات حجم آب زیرزمینی و در تعیین الگوی کشت بهینه پرداختهاند. همچنین، نجفیعلمدارلو و همکاران [16] نیز با بهرهگیری از برنامهریزی پویای قطعی به ارزیابی سیاست قیمتگذاری آب در آبخوان دشت قزوین و بهدست آوردن الگوی بهینه کشت در دو حالت مدرن و سنتی پرداختند و بیان کردندکه کشاورزان مدرن به علت اینکه حساسیت کمتری نسبت به تغییر قیمت آب دارند، میزان درآمد آنها در نتیجه اعمال سیاست قیمتگذاری کمتر دچار تغییر شده است. از این رو استفاده از رهیافت برنامهریزی پویا برای مطالعه و مدیریت منابع آب زیرزمینی در سالهای اخیر از جایگاه خاصی در ادبیات اقتصادی برخوردار بوده و دامنه استفاده از آن در مطالعات اقتصادی مربوط به مدیریت این منابع گسترش یافته است.
مسئله بحران آب، وجود خشکسالیهای پیاپی در ایران و مخصوصاً در حوزه آبریز ارومیه و پیامدهای زیانبار آن روی منابع آب منطقه به خصوص منابع آب زیرزمینی که موجب نزول کمی و کیفی این منابع شده است، الزام مینماید این حوادث به صورت جدی مورد مطالعه علمی قرار گیرند. براین اساس در مطالعه حاضر سعی شده است اثرات سیاستهای مدیریت منابع آب زیرزمینی بر روی برخی ویژگیهای مهم اقتصادی، کشاورزی و هیدرولوژیکی در منطقه مورد مطالعه مورد کنکاش قرار گیرد. بدین منظور، با سناریوسازی2 و به کارگیری مدل های برنامه ریزی پویا اقدام به بررسی تاثیر سیاستهای تغییر قیمت، مقدار و سیاست همزمان تعدیل قیمت و سهمیهبندی منابع آب زیرزمینی بر حجم این منابع، درآمد و الگوی کشت در افق زمانی 10 ساله - 1383-92 - در حوزه آبریز ارومیه پرداخته شده است. انتظار میرود نتایج حاصله راهکارهایی را برای استفاده بهینه از منابع آب زیرزمینی و جلوگیری از تخریب این منابع ارائه کند.
-2 مواد و روشها
برنامهریزی پویا یکی از کاربردیترین تکنیکهایی است که امروزه جهت مدل کردن سیستمهای بهرهبرداری از مخازن استفاده میشود. این روش برنامهریزی در حل مسایل پیچیده با تعداد زیادی متغیر دارای مزیت تجزیه مؤثر به یک سری مسایل فرعی است. ویژگیهای غیرخطی و تصادفی که مشخصه تعداد زیادی از سیستمهای منابع آب است را میتوان به زبان برنامهریزی پویا بیان کرد که همین مسئله باعث مرسوم شدن و موفقیت این روش در تبیین رفتار این سیستم ها شده است. براین اساس در مطالعه حاضر از یک مدل برنامه ریزی پویا برای رسیدن به اهداف مطالعه استفاده شده است.
شکل کلی یک مدل برنامهریزی پویای با رابطهی برگشتی به صورت معادله - 1 - مشخص میشود. در این مدل رابطه برگشتی، رابطه پیوستگی تغییرات آب در مخزن است که پویایی این مدلها را در طی زمان نشان میدهد.
