مدل‌سازی پویای مصرف آب شهری و مدیریت عرضه و تقاضا در استان کرمان

آب و توسعه پایدار

مقاله 10، دوره 11، شماره 3 - شماره پیاپی 33، آذر 1403، صفحه 99-114   

نوع مقاله: پژوهشی کاربردی

شناسه دیجیتال (DOI): 10.22067/jwsd.v11i3.2405-1329

نویسندگان

سید حامد موسوی راد^{* 1}؛ امیررضا ترابی¹؛ سید مرتضی موسوی راد²

¹گروه مهندسی صنایع، دانشکده فنی و مهندسی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران

²گروه پژوهشی محیط‏زیست، پژوهشگاه علوم و تکنولوژی پیشرفته و علوم محیطی، دانشگاه تحصیلات تکمیلی صنعتی و فناوری پیشرفته، کرمان، ایران

چکیده

استان کرمان در دسته مناطق خشک قرار دارد و حجم سفره‌های آب زیرزمینی آن در سال‌های گذشته، روند نزولی داشته و ادامه این وضعیت، پیامدهای ناگواری به دنبال خواهد داشت. هدف از پژوهش حاضر، مدل‌سازی مصرف آب شهری در استان کرمان با روش پویایی سیستم در نرم‌افزار Vensim PLE+ و بررسی تأثیر مدیریت عرضه و تقاضا در حفظ منابع آبی است. برای مدل‌سازی با روش پویایی سیستم، ابتدا متغیرهای مدل، نوع آن‌ها و روابط بین آن‌ها مشخص شد و رابطه ریاضی هر یک به‏دست آمد. نتایج مدل‌سازی نشان داد اختلاف عرضه و تقاضای آب شهری، در سال‌های 1390 تا 1400، حداکثر 61 میلیون مترمکعب بوده است. در ادامه، سیاست‌های مدیریت مصرف آب بررسی و شبیه‌سازی شد. سیاست‌ها شامل «تغذیه مصنوعی آبخوان‌ها»، «جداسازی آب شرب از آب غیرشرب»، «مدیریت تلفات شبکه آب‌رسانی»، «کنترل قیمت یارانه‌ای آب» و «کنترل الگوی مصارف خانگی» بود. نتایج شبیه‌سازی نشان داد «تغذیه مصنوعی آبخوان‌ها به‌عنوان موثرترین راهکار، می‌تواند وضعیت منابع آبی استان را به بیش از 100 میلیون مترمکعب در سال برساند. همچنین در این پژوهش نشان داده شد با مدل‌سازی یک سیستم پیچیده مانند مصرف آب شهری؛ درک مدل، شناسایی متغیرهای بحرانی و آزمایش راهکارها ساده‌تر می‌شود و پویایی سیستم به عنوان یک ابزار مدیریتی مفید برای تصمیم‌گیران عمل می‌کند.

کلیدواژه‌ها

استان کرمان؛ بحران آب؛ پویایی سیستم؛ مصرف آب شهری؛ نرم‎افزار Vensim

مراجع

الهی، مهدی، وکیل‌پور، محمدحسن، نجفی علمدارلو، حامد، و اسعدی، محمدعلی. (1400). بررسی اثرات سیاست‌های مالیاتی و یارانه‌ای در راستای حفظ و پایداری منابع آب دشت کبودرآهنگ. فصلنامه علوم و تکنولوژی محیط‏زیست، 23(3)، 237-252. https://sanad.iau.ir/Journal/jest/Article/833419
امینی، یاسر، علی‌پور، عباس، هاشمی، سید مصطفی، و باقری، سجاد. (1396). برآورد آب معادل برف در استان کرمان جهت مدیریت منابع آب با استفاده از داده‌های سنجش از دور مایکروویو غیرفعال به روش شبکه‌های عصبی مصنوعی و تکنیک‌های رگرسیون چندگانه. فصلنامه اطلاعات جغرافیایی (سپـهر)، 26(102)، 67-80. https://doi.org/10.22131/sepehr.2017.27457
بنی‌اسدی، مصطفی، زارع مهرجردی، محمدرضا، مهرابی بشرآبادی، حسین، میرزایی خلیل‌آبادی, حمیدرضا، رضایی استخروئیه، عباس، و حسن‌وند، مریم. (1396). بررسی تغییرات الگوی کشت و میزان استخراج منابع آب زیرزمینی با اعمال سیاست‌های کاهش مصرف آب در دشت ارزوئیه استان کرمان. اقتصاد کشاورزی، 11(3)، 111-129. https://doi.org/10.22034/iaes.2017.28112
بهادر، صادق. (1396). شبیه‌سازی بحران کمبود آب در شهر رفسنجان با استفاده از پویایی‌های سیستم. پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده مدیریت و حسابداری، دانشگاه ولی‌عصر (عج) رفسنجان، رفسنجان، ایران. https://ganj.irandoc.ac.ir/#/articles/c90b443414b370c6301ffdecc416986d
پارسا، شیما، ضیاءآبادی، مریم، و زارع مهرجردی، محمدرضا. (1397). بررسی تأثیر خشکسالی بر افت سطح آب‌های زیرزمینی و پیش‌بینی مقدار افت آب با استفاده از الگوریتم ژنتیک (مطالعه موردی: شهرستان کرمان). اولین همایش بین‌المللی و سومین همایش ملی مدیریت پایدار منابع خاک و محیط‌زیست. دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران. https://civilica.com/doc/808675
حلبیان، امیرحسین، و مجاوری، نسرین. (1395). بررسی افت آب‌های زیرزمینی دشت کرمان با استفاده از نرم‏افزارهای GIS و SURFER. کنفرانس ملی دیده‌بانی آینده زمین با محوریت آب‏وهوا، کشاورزی و محیط‌زیست. مرکز توسعۀ آموزش‌های نوین ایران (متانا)، شیراز، ایران. https://civilica.com/doc/522411
جمشیدی، شروین. (1393). کاهش تلفات شبکه توزیع آب شهری با استفاده از مدیریت فشار. اولین کنفرانس بین المللی مهندسی محیط‏زیست. مرکز راهکارهای دستیابی به توسعه پایدار. مؤسسه آموزش عالی مهر اروند، تهران، ایران. https://civilica.com/doc/347572/
شرکت سهامی آب منطقه‌ای کرمان. (1393). خلاصه وضعیت منابع آب استان، https://www.krrw.ir/old/SC.php?type=static&id=58. تاریخ به روزرسانی: 21/6/1399.
مرکز آمار ایران. (1400). سالنامه آماری استان کرمان. https://nnt.sci.org.ir/sites/Apps/yearbook/Lists/year_book_req/Item/newifs.aspx
سلطانی، سارا. (1400). ۶۰ درصد جمعیت استان کرمان در تنش آبی به سر می‌برند. خبرگزاری دانشجویان ایران (ایسنا). تهران، ایران. http://isna.ir/xdJmdg
شاهرخی ساردو، مهدی، و جلال کمالی، نوید. (1400). مدل پویایی سیستم مدیریت بهره‌برداری از آب‌های زیرزمینی و عملکرد تغذیه مصنوعی (مطالعه موردی دشت نسا بم، کرمان). مجله پژوهش آب ایران، 15(2)، 109-118. https://iwrj.sku.ac.ir/article_10772.html?lang=fa
عسکری‌نیا، محمدرضا. (1398). بررسی عوامل مؤثر بر پایداری منابع آب: مطالعه موردی گندم‏کاران شهرستان فاریاب (استان کرمان). پایان‌نامه کارشناسی ارشد، دانشکده کشاورزی، دانشگاه شهید باهنر کرمان، کرمان، ایران. https://ganj.irandoc.ac.ir/#/articles/d5cc9003b7fde9c922e133029f3b586c
غفاریان بهرمان، محمد، و کرمی، تاج‌الدین. (1396). آینده‌پژوهی بحران آب و چالش‌های امنیتی آن (مورد مطالعه: شهرستان رفسنجان). فصلنامه دانش انتظامی کرمان، 49-80. http://kerman.jrl.police.ir/article_19667.html
فتوحی فیروزآباد، فرزانه، اختصاصی، محمدرضا، سفید، محمد، و مروتی شریف‌آبادی، علی. (1398). بررسی فنی و مقایسۀ اقتصادی روش‌های جداسازی آب آشامیدنی از آب غیرآشامیدنی در شهرستان یزد (مطالعه نمونه‌ای: منطقه صفائیه یزد). مهندسی منابع آب، 76-86. https://wej.marvdasht.iau.ir/article_3921.html?lang=fa
فدایی، محمدرضا، و مهدوی، افسون. (1395). ارزیابی وضعیت منابع آب زیرزمینی و خشکسالی جنوب‌شرق کشور با استفاده از سیستم اطلاعات جغرافیایی (GIS) (مطالعه موردی: استان کرمان). چهارمین کنفرانس علمی پژوهشی افق‌های نوین در علوم جغرافیا و برنامه‌ریزی معماری و شهرسازی ایران، تهران، ایران. https://civilica.com/doc/617304
Agarwal, S., Araral, E., Fan, M., Qin, Y., & Zheng, H. (2023). The effects of policy announcement, prices, and subsidies on water consumption. Nat Water, 1, 176–186. https://dx.doi.org/10.2139/ssrn.4318217
Carbon, D. (2024). Linking water stress and measures of crisis management - A systematic review of emergency drinking water management in Germany. Journal of Environmental Management, 359. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2024.120901
The Global Environment Facility (GEF). (2015). The importance of water sustainability. https://www.thegef.org/news/importance-water-sustainability. Update: 1/11/2024
Ghosh, A., & Bera, B. (2024). Identification of potential dam sites for severe water crisis management in semi-arid fluoride contaminated region, India. Cleaner Water, 1, 100011. https://doi.org/10.1016/j.clwat.2024.100011
Li, Q., Wang, W., Jiang, X., Lu, D., Zhang, Y., & Li, J. (2020). Analysis of the potential of reclaimed water utilization in typical inland cities in northwest China via system dynamics. Journal of Environmental Management, 270. https://doi.org/10.1016/j.jenvman.2020.110878
Maani, K., & Cavana, R. (2000). Systems thinking and modelling: Understanding change and complexity. Pearson Education, New Zealand. 
Mehryar, S., Sliuzas, R., Sharifi, M., and Van Maarseveen, M. (2015). The water crisis and socio-ecological development profile of Rafsanjan Township, Iran. WIT Transactions on Ecology and the Environment, 199, 271-285. https://doi.org/10.2495/RAV150231
Moosavirad, S. H., Torabi, A., and Mirhosseini, M. (2024). Transdisciplinary approach to reduce electricity consumption using system dynamics. Transdisciplinary Journal of Engineering & Science, 15. https://doi.org/10.22545/2024/00249
Naeem, K., Aloui, S., Zghibi, A., Mazzoni, A., Triki, C., and Elomri, A. (2024). A system dynamics approach to management of water resources in Qatar. Sustainable Production and Consumption, 46, 733-753. https://doi.org/10.1016/j.spc.2024.03.024
Pluchinotta, I., Pagano, A., Vilcan, T., Ahilan, S., Kapetas, L., Maskrey, S., Krivtsov, V., Thorne, C., & O’Donnell, E. (2021). A participatory system dynamics model to investigate sustainable urban water management in Ebbsfleet Garden City. Sustainable Cities and Society, 67, 102709. https://doi.org/10.1016/j.scs.2021.102709
Rahim, F., Hawari, N., and Zainal Abidin, N. (2017). Supply and demand of rice in Malaysia: A system dynamics approach. International Journal of Supply Chain Management, 6(4), 234-240. https://ojs.excelingtech.co.uk/index.php/IJSCM/article/view/1945
Wang, X., Chen, Y., Fang, G., Li, Z., and Liu, Y. (2022). The growing water crisis in central Asia and the driving forces behind It. Journal of Cleaner Production, 378, 134574. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2022.134574
Xu, Z., Yao, L. and Chen, X. (2020). Urban water supply system optimization and planning: Bi-objective optimization and system dynamics methods. Computers & Industrial Engineering, 142, 106373. https://doi.org/10.1016/j.cie.2020.106373
Zainal Abidin, N., Mamat, M., Dangerfield, B., Haji Zulkepli, J., Baten, M., and Wibowo, A. (2014). Combating obesity through healthy eating behavior: A call for system dynamics optimization. PLOS ONE, 9(12), 1-17. https://doi.org/10.1371/journal.pone.0114135
Zehtabian, E., Masoudi, R., Yazdandoost, F., Sedghi-Asl, M., and Loáiciga, H. A. (2023). Investigation of water allocation using integrated water resource management approaches in the Zayandehroud river basin, Iran. Journal of Cleaner Production, 395, 136339. https://doi.org/10.1016/j.jclepro.2023.136339