بخشی از مقاله
چکیده
کمبود منابع آب همواره یکی از مهمترین چالشهای اغلب کشورهای جهان بهویژه کشور ایران است. یکی از راهکارهای اساسی برای کنترل و مدیریت این موضوع، بررسی تقاضای آب است. شهر قم به دلیل قرارگیری در منطقه خشک کشور همواره با تهدید مواجه بوده است و در صورت عدم مدیریت صحیح در آینده نزدیک با خطرات جدی در این زمینه مواجه خواهد بود. هدف از این تحقیق، بررسی دینامیک تقاضای آب با روش پویایی سامانهها در شهر قم بوده است. دینامیک متغیرهای مختلفی نظیر جمعیت، عرضه آب و تقاضای آب در این مدل با استفاده از نرمافزار ونسیم بررسی شده است. حداکثر درصد اختلاف نسبی این مدل برای تخمین تقاضای آب 7 درصد بوده است. تغییر نرخ زاد و ولد از میزان 4 درصد به 2 درصد منجر به کاهش 29 درصدی میزان تقاضای آب در سال 1405 در مقایسه با روند فعلی شده است. بر اساس این نتیجه، سیاست کنترل جمعیت، بیشترین تأثیر را بر تقاضای آب دارد. اثر قیمت بر میزان تقاضا ناچیز است به طوری که افزایش 20 درصدی قیمت، ، 2/04 درصد کاهش در میزان تقاضا در سال 1405 در قیاس با روند فعلی ایجاد کرده است.
-1 مقدمه
آب از دیرباز و از بدو پیدایش حیات، نقش اساسی در ادامه زندگی و طبیعتاً در موجودیت انسان ایفا کرده است و در طول تاریخ عامل مهمی در شکل دادن به روش زندگی بشر و توسعه فنّاوری، زبان و فرهنگ بوده است. نقش آب در پیدایش و رشد حیات در نظریههای علمی نیز تا مدتها موردتوجه دانشمندان قرارگرفته و امروزه همه در آن اتفاقنظر دارند . آب در هر کشور و منطقه بهعنوان یکی از سرمایههای ملی آن کشور و منطقه محسوب و جزء احتیاجات حیاتی بشر قلمداد میشود که قابلجایگزینی بهوسیله هیچکدام از منابع طبیعی و مصنوعی دیگر نیست.[1]
ذخایر آب از منابع تجدیدشونده محسوب شده و فرایند تجدید پذیری به تبعیت از چرخه آب در طبیعت است. بااینوجود، مقدار آبی که از این طریق در سطح کره زمین یا هر منطقه جغرافیایی مشخص پدید میآید، صرفنظر از تغییرات بین سالی، معین و ثابت است. بهبیاندیگر مقدار آب تجدیدشونده که سطح کره زمین هماکنون و بهطور سالانه دریافت میکند،
برابر همان آبی است که شاید هزاران سال پیش و از بدو به وجود آمدن تمدنهای بشری دریافت نموده است. این در حالی است که توزیع زمانی و مکانی مقدار آب تجدیدشونده کاملاً متغیر بوده و متناسب با توزیع جمعیت و نیازهای آبی جوامع بشری نیست. [2] از مجموع کل آبهای جهان 97/4 درصد آن را آبشور دریاها و اقیانوسها تشکیل میدهد که به دلیل شوری در عمل قابلاستفاده نیستند. ذخایر آب شیرین تنها 2/6 درصد کل حجم ذخایر آبهای سطح زمین را تشکیل میدهد که بخش بیشتر آن بهصورت یخ در قطبهای کره زمین و یخچالهای طبیعی و آبهای زیرزمینی وجود دارد. بهاینترتیب، از مجموع کل آب-های کره زمین تنها 0/014 درصد آن قابلاستفاده بوده و درواقع حیات آدمی وابسته به همین مقدار ناچیز است. [2] افزون بر ثابت بودن منابع آبی، بحران فزاینده آب را میتوان ناشی از عواملی چون رشد فزاینده جمعیت، توزیع نامتوازن منابع سطحی و زیرزمینی، افزایش آلودگیها آبها، فرهنگ نادرست استفاده از منابع موجود، کمبود و نارسایی قوانین بین-المللی در بهرهبرداری از آبهای مشترک سطحی و زیرزمینی، بالا رفتن سطح زندگی، رفاه و بهداشت و تغییر الگوی مصرف انسان صنعتی و نبود سازوکار اقتصادی تخصیص منابع آب دانست .[3] از طرفی غیرقابل جانشین بودن آب بحران کمبود آن را بارزتر کرده است. کشور ایران نیز، از گذشتههای دور با کمبود آب و عدم توازن توزیع مکانی و زمانی آن مواجه بوده است. بهرغم اینکه بیش از یک درصد جمعیت جهان به ایران تعلق دارد، سهم کشور ما از منابع آب شیرین کمتر از نیم درصد 0/37 - درصد - است. [3]
بنابراین به نظر میرسد تلاش انسان برای استفاده بهینه از این نعمت خدادادی ضروری باشد و این کار باید در صدر اولویتهای کشورهای خشک و نیمهخشک جهان ازجمله ایران قرار گیرد. این روند برای شهر قم، به دلیلی موقعیت جغرافیایی این شهر در منطقه خشک و نیمهخشک و نیز کمبود بارش سالیانه که میانگین آن کمتر از 20 درصد بارش و افزایش رو به رشد جمعیت آن بهطوریکه در سال 1389، 1037496 نفر بوده مسئله مدیریت تقاضای آب را از اهمیت خاصی برخوردار میکند. [2] با توجه به اینکه سیستم منابع آب و تقاضای مربوط به آنیک سیستم پیچیده و در ارتباط با عناصر مختلف است به نظر میرسد تحلیل و مدیریت آن تنها از طریق روشهای بررسی جزئی ساختار و شبیهسازی آن امکانپذیر باشد. روش تحلیل پویایی سیستم که یک روش شبیهسازی بر پایه بازخورد و اتفاقات شیءگراست ازجمله این روشهاست. هنر مدلسازی مبتنی بر پویایی سامانه کشف و نمایش فرایندهای بازخوردی است که همراه با ساختارهای انباشت و جریان، تأخیرهای زمانی و ساختارهای غیرخطی دینامیک سامانه را تعیین میکند. [4] پژوهش حاضر با بهکارگیری مدلسازی پویا و روش تحلیل پویاییهای سیستم، به دنبال آن است که با دیدی جامع به سیستم عرضه و تقاضای آب در شهر قم بنگرد و مدیریت جامع آن را تسهیل کند.
-2 مبانی نظری و پیشینه تحقیق
در این روش وضعیت فعلی سامانه با توجه به روندها و رفتارهای گذشته مدل میشود تا درک بهتری از رفتار واقعی سامانه حاصل شود. در این نوع از مدلها معمولا برای سامانه هدفی تعیین میشود و سایر متغیرها برای رسیدن به آن هدف تغییرمی- کنند. این مدلها را اصطلاح مدلهای هدف محور مینامند. این فن ازنظر محتوایی جزء مدلهای علی است. روابط علی و معلولی میان پدیدهها را بیان میکند که این روابط میتواند مثبت یا منفی باشد. اگر علت در یکجهت حرکت کند و معلول در همان جهت حرکت کند در این صورت رابطه علت و معلولی مثبت است در غیر این صورت منفی است. به مدلهای علی که به تشریح این روابط می پردازند مدلهای مفهومی میگویند. از این فن برای درک رفتارهای پیچیده استفاده میشود. پویایی سامانه بر پایهی تئوری دینامیک غیرخطی و کنترل بازخوردی و همانطور که گفته شد در ریاضیات، فیزیک و مهندسی مورداستفاده قرار میگیرد البته با توجه به اینکه پویایی سامانه ابزاری قوی است، برای مدل کردن رفتارهای انسان و جوامع نیز مورداستفاده قرار میگیرد. پویایی سامانه در علوم جامعهشناسی، اقتصاد و سایر علوم اجتماعی کاربرد دارد. [4] با توجه به اینکه در پویایی سامانه باید مسائل و مشکلات جهان واقعی را مدل کنیم لذا میبایست مهارتهای لازم جهت تفکر دستگاهی را کسب کرده و نحوه رفتار سامانههای پیچیده و استفاده از این فن را بدانیم. برای درک مناسب از رفتار سیستم موارد زیر مهم است:
- 1 ابزارهایی مناسب جهت ارائه مدل ذهنی از مسائل پیچیده - 2 ابزارهای شبیهسازی جهت آزمون مدلهای ذهنی
بهطورکلی نتایج اعمال ما موقعیتهایی را که ما در آینده با آن مواجه هستیم را تعیین میکند، موقعیت جهت ارزیابی ما از مسئله و تصمیماتی را که در آینده خواهیم گرفت را تغییر میدهد. [4]
1؛-2 دیدگاه بازخوردی
در عالم واقعیت عملکرد ما منجر به بازخوردهایی میشود که وضعیت را نسبت به گذشته تغییر میدهد بهاینترتیب عکسالعمل متضاد سامانه به سیاستهای اتخاذشده افزایش خواهد یافت چراکه تمام محدوده بازخوردهای ممکن را در سامانه در نظر نمیگیریم. معمولاً اثراتی را در نظر میگیریم و از اثرات غیرقابلپیشبینی صرفنظر میکنیم به همین دلیل برای اجتناب از عکسالعمل متضاد سیستم به سیاستها بایستی مرز مدل ذهنی خود را گسترش داد و بازخوردهای ممکن را در نظر گرفت - شکل [4] . - 1
2؛-2 بازخورد
در عالم واقعیت عملکرد ما منجر به بازخوردهایی میشود که وضعیت را نسبت به گذشته تغییر میدهد بهاینترتیب عکسالعمل متضاد سامانه به سیاستهای اتخاذشده افزایش خواهد یافت چراکه تمام محدوده بازخوردهای ممکن را در سامانه در نظر نمیگیریم. معمولاً اثراتی را در نظر میگیریم و از اثرات غیرقابلپیشبینی صرفنظر میکنیم به همین دلیل برای
