بخشی از مقاله
چکیده
بکارگیری فناوریهای خودکار در شبکههای آبیاری در درازمدت بر عملکرد شبکه مؤثر بوده و تاثیرات متقابلی با سایر عوامل موثر در عملکرد شبکه خواهد داشت. بنابراین بررسی رفتار درازمدت سامانههای خودکار درتعامل با سایر اجزا می تواند در تصمیمگیری درست در بکارگیری فناوریهای خودکار در شبکههای آبیاری مؤثر باشد. در این تحقیق، بهمنظور بررسی جامع و همهجانبهی اثرات بکارگیری فناوریهای خودکارسازی و تعامل آن با عوامل مؤثر بر عملکرد شبکههای آبیاری، از رویکرد پویایی سیستمها - system dynamics - استفاده شده است.
در ابتدا الگوهای رفتاری حاکم بر مسئلهی بکارگیری فناوریهای خودکارسازی در شبکههای آبیاری شناسایی و سپس، با استفاده از تنظیم پرسشنامه، صحت وجود آنها توسط کارشناسان مورد بررسی قرار گرفت. در نهایت، مدل مفهومی حاکم بر بکارگیری فناوریهای خودکارسازی در شبکههای آبیاری از دیدگاه کارشناسان استخراج گردید. بررسی الگوهای شناسایی شده در این تحقیق نشان میدهد که به دلیل وجود تعامل و وابستگی بین اجزای مختلف مسئله، بایستی عوامل مختلف مانند عوامل اقتصادی، اجتماعی، مدیریتی، فنی و عوامل مربوط به شبکه به طور همزمان و جامع، بهمنظور اتخاذ سیاست های درست در انتخاب و بکارگیری سامانههای خودکار در شبکههای آبیاری مورد بررسی قرار گیرد تا از هدررفت سرمایهها جلوگیری بهعمل آید.
مقدمه
یک سیستم آبیاری هنگامی به اهداف خود میرسد که بتواند آب را به موقع، به اندازه، منعطف، عادلانه و پایدار به کشاورزان تحویل دهد. مهمترین جزء در ارتقاء بهره وری آب، مدیریت مطلوب آب در مزرعه است که مستلزم خدمات تحویل آب به صورت انعطافپذیر و مطمئن است. برای این منظور، انتقال از سیستمهای تحویل گردشی با جریان ثابت - ماندگار - به سیستمهای توافقی یا بر حسب تقاضا با جریان متغیر - غیرماندگار - ضروری است.
در اینصورت، سطح خدمات موردانتظار کشاورزان در مکانهای مختلف شبکه با یکدیگر کاملاً متفاوت می باشد که این امر یکی از مهمترین دلایل پیچیدگی مدیریت آبیاری و در پی آن عملیات بهرهبرداری است یکی از روشهای بهسازی، استفاده از سامانههای خودکار برای تأمین انعطافپذیری و مدیریت مطلوب آب میباشد که میتواند برخی از پیچیدگیهای مدیریت آبیاری و عملیات بهرهبرداری را مرتفع نماید.
خودکارسازی فرایند یا روش مورداستفاده برای تنظیم یک سامانه توسط تجهیزات مکانیکی یا الکترونیکی است که جایگزین مشاهده، تصمیمگیری و اقدام نیروی انسانی میشود. بدین ترتیب، سامانه بطور خودکار کنترل میشود. منظور از خودکارسازی کانال، اجرای یک سیستم کنترل است که باعث ارتقای روشهای مرسوم در بهرهبرداری سیستم کانال میشود - بایالسکی و همکاران، . - 1991 خودکارسازی در شبکههای آبیاری میتواند با دو هدف عمدهی صرفهجویی آب و افزایش انعطاف پذیری صورت پذیرد که در پی آن میزان عملکرد شبکههای آبیاری بهبود می یابد. یکی از مشکلات بکارگیری این فناوری، سرمایهگذاری هنگفت اولیه میباشد، بنابراین برای انتخاب این سامانهها باید به اثرات درازمدت بکارگیری آنها توجه شود تا از هدررفت سرمایهگذاریها، نیروی انسانی، زمان و ... جلوگیری شود.
بهدلیل پیچیدگی مسئلهی بکارگیری خودکارسازی و تأثیر آن بر شبکههای آبیاری، وجود تعاملات و وابستگی بین اجزای مختلف مسئله و برای شناخت رفتار سیستم در درازمدت، نیاز به یک نگاه جامع، سیستمی و آیندهنگر خواهیم داشت. بنابراین جهت سنجش اثربخشی استراتژیهای مختلف در تصمیمگیری برای بکارگیری سیستمهای کنترل در شبکهها، نیازمند استفاده از نگرش سیستمیک هستیم که میتواند مدیران را در بررسی وضعیت حل و توسعهی آینده یاری کند. یکی از تکنیکهای مفیدی که میتواند این نگرش به هم پیوسته را جهت ایجاد توازن بین سادهسازی و واقعیتگرایی عملیاتی نماید، تکنیک مبتنی بر نگرش پویایی سیستمها1 می باشد که در این تحقیق برای بررسی اثرات بکارگیری خودکارسازی و تأثیر آن بر شبکههای آبیاری از آن استفاده شده است.
تعدادی از مشکلاتی که در خودکارسازی شبکههای آبیاری با آنها روبهرو هستیم عبارتند از: مشکلات کنترل و بهرهبرداری از سامانههای خودکار، فقدان انعطافپذیری در سطوح مختلف شبکه، عدم سازگاری سامانه خودکار با شرایط موجود در شبکه، عدم توجه به بهسازی مدیریتی مرتبط با خودکارسازی، تعمیر و نگهداری نامناسب سامانههای خودکار، مسائل فرهنگی و آموزشی و مشکلات اقتصادی و اجتماعی.
مواد و روش ها
رویکرد پویایی سیستمها
پویایی سیستمها یک روش تفکر سیستمیک است که شامل تئوری، روش و فلسفهی مورد نیاز جهت تجزیه و تحلیل رفتاری سیستمها میباشد که با تکیه بر حلقههای علت و معلولی به توضیح چگونگی وقوع رخدادها میپردازد. این توصیفات در مورد پویایی سیستمها همراه با ساختارهای جریان و ذخیره2، تاخیرهای زمانی3 و رفتارهای غیرخطی4، پویایی یک سیستم را بیان میکنند - استرمن، . - 2000 آنچه رویکرد پویایی سیستمها را از سایر روشها متمایز میسازد وجود ساختار حلقه بسته میباشد. ساختار حلقه بسته دارای یک سیستم بازخور است که مؤثر از رفتار گذشته خود بوده و نتایج را از فعالیتهای گذشته گرفته و در فرآیندهای آینده استفاده میکند. حلقه بازخور منفی، نوعی از سیستمهای بازخور است که باعث تعادل پایدار سیستم میگردد.
حلقه بازخور مثبت نوع دیگری از سیستمهای بازخور است که فرآیندهای رشد را ایجاد مینماید و در آن فعالیتهای صورتگرفته در گذشته باعث ایجاد فعالیتهای بزرگتر میگردد. همچنین در رویکرد پویایی سیستمها نمودارهای علت و معلولی5 عبارت است از مجموعه ای از بازخوردهای موجود در سیستم که در قالب یک نمودار کلی ارائه میشود. یک نمودار علت و معلولی شامل متغیرهایی است که با کمان به هم مرتبط شدهاند و تاثیرات علی بین متغیرها را نشان میدهد.
معرفی ساختارها - الگوهای رفتاری - 6 حاکم بر خودکارسازی شبکههای آبیاری
مبانی علم دینامیک سیستمها بر این اساس استوار است که قبل از توسعه حلقههای علت و معلولی پدیدههای مختلف، الگوهای طبیعی رفتاری حاکم بر مسئله و کل سیستم شناسایی شود. این الگوهای پایدار در سیستم و ساختارهای اساسی، کلید درک و فهم عمده رفتارهای یک سیستم است. هدف اصلی از آموختن الگوهای سیستمی، این است که بتوان هر چه بیشتر و دقیقتر ساختارها و اهرمهای ایجاد مشکلات و مسائل را درک کرد - واعظ تهرانی و همکاران، . - 1388 در ادامه الگوهای رفتاری شناسایی شده در کاربرد خودکارسازی در شبکههای آبیاری و دینامیکهای حاکم بر اجزای سیستم معرفی خواهد شد. این الگوها بیشترین حضور را در مسائل داشته و پایه تجزیه و تحلیل مسائل مرتبط با خودکارسازی در شبکه های آبیاری محسوب می شوند.
الف - الگوی محدودیت رشد:7 در این الگو تحت شرایطی خاص، یک فرآیند اصلاحی دورهای از رشد و یا توسعه شتابان را به وجود می آورد. پس از این دوره، آهنگ رشد در شرایط محدودکننده شروع به کند شدن نموده و به صورت ناگهانی به سمت یک سکون و توقف حرکت میکند و حتی ممکن است در مواردی به خودی خود، فرآیند مزبور معکوس حرکت نموده و شروع به سقوطی شتابان نماید - براون، . - 2002 این الگو در شکلهای 1 و 2 نشان داده شده است.
